JP2022024249A - Scandium recovery method - Google Patents

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Abstract

To provide a method for recovering scandium of a high purity through effectively reducing an impurity grade of obtained oxalic acid scandium as well as suppressing variation of the impurity grade.SOLUTION: A method for recovering scandium from acidic solution (scandium-containing solution) containing scandium and an impurity metal element, includes a step of conducting an oxalic acid oxidation treatment through a reverse addition method of adding a scandium-containing solution to an oxalic acid solution housed in a container so as to obtain oxalic acid scandium. In the step, reaction temperature in the oxalic acid oxidation treatment is 20°C to 35°C.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、スカンジウムの回収方法に関する。より詳しくは、不純物を含んだ硫酸酸性溶液からスカンジウムを選択的に回収するスカンジウムの回収方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering scandium. More specifically, the present invention relates to a method for recovering scandium, which selectively recovers scandium from an acidic sulfuric acid solution containing impurities.

スカンジウムは、アルミニウム合金の添加元素としたり、燃料電池の電解質として極めて有用であることが知られている。しかしながら、従来から生産量が少なく、高価であるため、広く用いられるには至っていなかった。 Scandium is known to be extremely useful as an additive element for aluminum alloys and as an electrolyte for fuel cells. However, it has not been widely used because of its low production volume and high cost.

スカンジウムは、希土類元素の中でも特にイオン半径が小さく、通常の希土類鉱物中には殆ど存在しない。その代わり、アルミニウム、スズ、タングステン、ジルコニウム、鉄、ニッケル等の酸化鉱中に広く、微量に存在していることが知られている。 Scandium has a particularly small ionic radius among rare earth elements, and is rarely present in ordinary rare earth minerals. Instead, it is known to be widely present in trace amounts in oxide ores of aluminum, tin, tungsten, zirconium, iron, nickel and the like.

近年、ニッケル酸化鉱石を硫酸と共に加圧容器に装入し、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きた。HPALプロセスで得られた浸出液に中和剤を添加して不純物を分離し、さらに硫化剤を添加してニッケルをニッケル硫化物として回収する。そして、回収した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で、電気ニッケルや硫酸ニッケル、塩化ニッケル等のニッケル塩化合物を得ることができる。 In recent years, an HPAL process has been put into practical use in which nickel oxide ore is charged into a pressurized container together with sulfuric acid and heated to a high temperature to solid-liquid separation into a nickel-containing leachate and a leachate residue. A neutralizing agent is added to the leachate obtained by the HPAL process to separate impurities, and a sulfurizing agent is further added to recover nickel as nickel sulfide. Then, by treating the recovered nickel sulfide in an existing nickel smelting process, nickel salt compounds such as electric nickel, nickel sulfate, and nickel chloride can be obtained.

上記のようなHPALプロセスを用いる場合、ニッケル酸化鉱石に含まれるスカンジウムは、例えば特許文献1に示されるように、ニッケルと共に浸出されて浸出液に含まれる。そして、浸出液に中和剤を添加して不純物を分離し、次いで硫化剤を添加すると、ニッケルはニッケル硫化物として回収され、スカンジウムは硫化物を形成せずに硫化剤添加後の酸性溶液(硫酸酸性溶液)に含まれる。このように、HPALプロセスを使用することで、ニッケルとスカンジウムとを効果的に分離できることも知られている。 When the HPAL process as described above is used, the scandium contained in the nickel oxide ore is leached together with nickel and contained in the leachate, for example, as shown in Patent Document 1. Then, when a neutralizing agent is added to the leachate to separate impurities and then a sulfide agent is added, nickel is recovered as nickel sulfide, and scandium does not form sulfide and is an acidic solution after addition of the sulfide agent (sulfuric acid). Included in acidic solution). Thus, it is also known that nickel and scandium can be effectively separated by using the HPAL process.

しかしながら、硫酸酸性溶液中のスカンジウム濃度は希薄(数十mg/L)であり、その他の、特に鉄やアルミニウム等の不純物の方がはるかに多く含まれる。 However, the scandium concentration in the sulfuric acid acidic solution is dilute (several tens of mg / L), and other impurities such as iron and aluminum are contained in a much larger amount.

そこで、スカンジウムを濃縮し精製するために、イオン交換樹脂を用いた吸着法や溶媒抽出法によって選択的にスカンジウムを回収、濃縮する方法が用いられる。その後、さらにスカンジウム品位を向上させるために、濃縮されたスカンジウム溶液に対してアルカリを添加し晶析反応を生じさせることで水酸化物を形成させたり、シュウ酸を添加してシュウ酸化物を晶析させる等の処理を行うことで、回収している。 Therefore, in order to concentrate and purify scandium, a method of selectively recovering and concentrating scandium by an adsorption method using an ion exchange resin or a solvent extraction method is used. After that, in order to further improve the scandium quality, an alkali is added to the concentrated scandium solution to cause a crystallization reaction to form a hydroxide, or oxalic acid is added to crystallize the oxalic acid. It is recovered by processing such as analysis.

例えば、上述した方法の中で、スカンジウムを水酸化物として晶析させる方法については、始液中に様々な不純物金属が含まれているため、選択的にスカンジウムを分離することが難しいという問題がある。また、得られる水酸化物がゲル状であるため、濾過等の固液分離処理に時間が掛かる等、ハンドリング性が悪く生産性が劣る。 For example, among the above-mentioned methods, the method of crystallizing scandium as a hydroxide has a problem that it is difficult to selectively separate scandium because various impurity metals are contained in the starting liquid. be. Further, since the obtained hydroxide is in the form of a gel, the solid-liquid separation treatment such as filtration takes time, and the handleability is poor and the productivity is inferior.

そこで、スカンジウムを選択的に回収する方法として、上述したように、シュウ酸((COOH))を用いた晶析反応(以下、「シュウ酸化」と称する)が多く用いられる。 Therefore, as a method for selectively recovering scandium, as described above, a crystallization reaction using oxalic acid ((COOH) 2 ) (hereinafter referred to as “oxalic acid”) is often used.

シュウ酸化の方法としては、例えば特許文献2に示すような方法がある。すなわち、スカンジウム含有溶液から溶媒抽出によってスカンジウムを抽出し、逆抽出液からシュウ酸を用いてシュウ酸スカンジウムとして結晶化してスカンジウムを分離精製する。シュウ酸化の処理については、具体的には、スカンジウムや不純物としての鉄を含む酸性溶液に過酸化水素等の酸化剤を添加して酸性溶液の酸化還元電位(ORP)を一定範囲に制御し、シュウ酸化鉄(II)の沈澱生成を抑制しながら、シュウ酸溶液を添加してスカンジウムをシュウ酸化物の形態で回収する。 As a method of shu oxidation, for example, there is a method as shown in Patent Document 2. That is, scandium is extracted from the scandium-containing solution by solvent extraction, and the back extract is crystallized as scandium oxalate using oxalic acid to separate and purify the scandium. Regarding the treatment of shu oxidation, specifically, an oxidizing agent such as hydrogen peroxide is added to an acidic solution containing scandium or iron as an impurity to control the redox potential (ORP) of the acidic solution within a certain range. While suppressing the precipitation formation of iron (II) oxalate, a oxalic acid solution is added to recover scandium in the form of oxalate oxide.

上述した処理において、スカンジウムや鉄を含む酸性溶液には、多くが2価イオンの形態の鉄が含まれており、そのままシュウ酸化を行った場合には、生成するシュウ酸化鉄(II)の溶解度が小さい(水への溶解度:0.022g/100g)ことにより、シュウ酸反応によってシュウ酸鉄(II)の沈澱が生じてしまう。 In the above-mentioned treatment, most of the acidic solutions containing scandium and iron contain iron in the form of divalent ions, and when iron oxide is carried out as it is, the solubility of iron (II) oxide produced. Due to its small size (solubility in water: 0.022 g / 100 g), iron (II) oxalate precipitates due to the oxalic acid reaction.

そこで、シュウ酸鉄(II)の沈澱を防止するために、酸化剤を添加して酸性溶液のORPを銀/塩化銀電極を参照電極とする値で700mV程度に酸化して維持し、2価の鉄イオンを3価の鉄イオンに酸化させる方法が用いられる。3価の鉄イオンがシュウ酸化されて生成するシュウ酸化鉄(III)は、溶解度が高いことから、シュウ酸鉄(II)の沈澱を防止しながら、スカンジウムのシュウ酸化物を生成させることができる。 Therefore, in order to prevent the precipitation of iron (II) oxalate, an oxidizing agent is added to oxidize the ORP of the acidic solution to about 700 mV with a silver / silver chloride electrode as a reference electrode and maintain the divalent value. A method of oxidizing iron ions to trivalent iron ions is used. Since iron (III) oxalate, which is produced by shu oxidation of trivalent iron ions, has high solubility, it is possible to generate scandium oxalate while preventing the precipitation of iron (II) oxalate. ..

また、シュウ酸化工程における更なる方法として、例えば特許文献3には、スカンジウムと鉄とを含んだ溶液から高純度の酸化スカンジウムの形態でスカンジウムを回収する方法である。特許文献3には、シュウ酸添加量の削減や工業設備スペースの節約のために、シュウ酸溶液中にスカンジウム硫酸酸性溶液を添加する手法(以下、「逆添加法」と称する)が開示されている。 Further, as a further method in the shu oxidation step, for example, Patent Document 3 is a method of recovering scandium in the form of high-purity scandium oxide from a solution containing scandium and iron. Patent Document 3 discloses a method of adding a scandium-sulfuric acid acidic solution to a oxalic acid solution (hereinafter referred to as "reverse addition method") in order to reduce the amount of oxalic acid added and save the space for industrial equipment. There is.

この特許文献3では、シュウ酸化で逆添加法を行うとともに、スカンジウムと鉄とを含有する溶液のpHを-0.5以上1未満の範囲に調整し、次いで、pH調整後のスカンジウム含有溶液をシュウ酸溶液の中に添加してシュウ酸スカンジウムを得ることも開示されている。このようにすることで、過酸化水素等の酸化剤を添加しなくとも、シュウ酸鉄(II)の沈澱生成を防止でき、さらに、溶液中の不純物濃度が高い場合でも不純物の沈澱を防止できる。 In this Patent Document 3, the back addition method is carried out by oxalic acid oxidation, the pH of the solution containing scandium and iron is adjusted to the range of −0.5 or more and less than 1, and then the pH-adjusted scandium-containing solution is prepared. It is also disclosed to obtain scandium oxalate by adding it to a oxalic acid solution. By doing so, it is possible to prevent the precipitation of iron (II) oxalate without adding an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, and further, it is possible to prevent the precipitation of impurities even when the concentration of impurities in the solution is high. ..

しかしながら、逆添加法によるシュウ酸化を行った際の回収物においては、品位のばらつきが発生することがあり、不純物の品位上昇や最終品位のスペックアウトが生じるという問題がある。 However, there is a problem that the quality of the recovered product obtained by the reverse addition method may vary, resulting in an increase in the quality of impurities and a spec-out of the final quality.

特開2000-313928号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-313928 特開2014-12901号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-12901 特開2016-141839号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-141839

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、不純物金属元素を含むスカンジウム含有溶液からシュウ酸化処理によってシュウ酸化スカンジウムを得る工程を含むスカンジウムの回収方法において、得られるシュウ酸化スカンジウムの不純物品位を効果的に低減し、またその不純物品位のばらつきを抑えて、高純度なスカンジウムを回収することを可能にする方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such circumstances, and is obtained in a scandium recovery method including a step of obtaining scandium oxalate by a scandium oxidation treatment from a scandium-containing solution containing an impurity metal element. It is an object of the present invention to provide a method capable of recovering high-purity scandium by effectively reducing the impurity grade of Scandium and suppressing the variation of the impurity grade.

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、シュウ酸化処理の工程において、シュウ酸溶液にスカンジウム含有溶液を添加する逆添加法によりシュウ酸化処理を行い、そのとき、シュウ酸化反応の反応温度を特定の範囲に調整し維持することで、上述した課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of repeated diligent studies, the present inventor performed the sucrose oxidation treatment by a reverse addition method in which a scandium-containing solution is added to the oxalic acid solution in the sucrose oxidation treatment step, and at that time, the reaction temperature of the sulphate oxidation reaction was specified. We have found that the above-mentioned problems can be solved by adjusting and maintaining the above range, and have completed the present invention.

(1)本発明の第1の発明は、スカンジウムと、不純物金属元素とを含有する酸性溶液(スカンジウム含有溶液)からスカンジウムを回収する方法であって、容器に収容したシュウ酸溶液に前記スカンジウム含有溶液を添加する逆添加法によりシュウ酸化処理を行い、シュウ酸スカンジウムを得る工程を含み、前記工程では、前記シュウ酸化処理における反応温度を20℃以上35℃以下とする、スカンジウムの回収方法である。 (1) The first invention of the present invention is a method for recovering scandium from an acidic solution (scandium-containing solution) containing scandium and an impurity metal element, wherein the scandium is contained in the oxalic acid solution contained in the container. It is a scandium recovery method including a step of obtaining scandium oxalate by performing a scandium oxidation treatment by a reverse addition method of adding a solution, and in the step, the reaction temperature in the oxalate oxidation treatment is set to 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower. ..

(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記スカンジウム含有溶液は、前記不純物金属元素として、少なくとも、鉄、ニッケル、及びマンガンからなる群から選ばれる1種以上を含有する、スカンジウムの回収方法である。 (2) In the second invention of the present invention, in the first invention, the scandium-containing solution contains at least one selected from the group consisting of iron, nickel, and manganese as the impurity metal element. , Scandium recovery method.

(3)本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明おいて、前記スカンジウム含有溶液は、ニッケル酸化鉱石を硫酸により浸出して得られた浸出液に硫化剤を添加して生成する硫化物を分離した後の溶液である、スカンジウムの回収方法である。 (3) The third invention of the present invention is the first or second invention, wherein the scandium-containing solution is produced by adding a sulfurizing agent to a leachate obtained by leaching nickel oxide ore with sulfuric acid. This is a method for recovering scandium, which is a solution after separating sulfides.

(4)本発明の第4の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明において、前記工程では、前記スカンジウム含有溶液のpHを-0.5以上1.0未満の範囲に調整して前記シュウ酸化処理を行う、スカンジウムの回収方法である。 (4) In the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third inventions, in the step, the pH of the scandium-containing solution is adjusted to a range of −0.5 or more and less than 1.0. This is a scandium recovery method for performing the pH oxidation treatment.

(5)本発明の第5の発明は、第1乃至第4のいずれかの発明において、前記シュウ酸化処理に供する前記スカンジウム含有溶液には、酸化剤を添加しない、スカンジウムの回収方法である。 (5) The fifth aspect of the present invention is the method for recovering scandium in any one of the first to fourth inventions, wherein no oxidizing agent is added to the scandium-containing solution to be subjected to the shu oxidation treatment.

本発明によれば、得られるシュウ酸化スカンジウムの不純物品位を有効に低減し、またその不純物品位のばらつきを抑えて、高純度なスカンジウムを回収することを可能にする方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method capable of effectively reducing the impurity grade of the obtained scandium oxalate, suppressing the variation in the impurity grade, and recovering high-purity scandium.

ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの流れの一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the flow of the wet smelting process of nickel oxide ore. キレート樹脂を使用したイオン交換反応により行うイオン交換処理の流れの一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the flow of the ion exchange process performed by the ion exchange reaction using a chelate resin. シュウ酸化処理のフロー図を示す。The flow chart of the shu oxidation treatment is shown. 試験例1~試験例16において、シュウ酸化処理における反応温度とNi品位との関係を、2種類のシュウ酸当量で比較したときのグラフ図である。It is a graph when the relationship between the reaction temperature and Ni grade in the oxalic acid treatment in Test Example 1 to Test Example 16 is compared with two kinds of oxalic acid equivalents. 試験例1~試験例16において、シュウ酸化処理における反応温度とMn品位との関係を、2種類のシュウ酸当量で比較したときのグラフ図である。It is a graph when the relationship between the reaction temperature and Mn grade in the oxalic acid treatment in Test Example 1 to Test Example 16 is compared with two kinds of oxalic acid equivalents. 試験例1~試験例16において、シュウ酸化処理における反応温度とFe品位との関係を、2種類のシュウ酸当量で比較したときのグラフ図である。It is a graph when the relationship between the reaction temperature and Fe grade in the oxalic acid treatment in Test Example 1 to Test Example 16 is compared with two kinds of oxalic acid equivalents.

以下、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。また、本明細書において、「X~Y」(X、Yは任意な数値)との表記は、「X以上Y以下」の意味である。 Hereinafter, a specific embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the present invention. Further, 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、スカンジウムと、不純物金属元素とを含有する酸性溶液(以下、「スカンジウム含有溶液」ともいう)からスカンジウムを回収する方法である。
≪1. Overview ≫
The method for recovering scandium according to the present embodiment is a method for recovering scandium from an acidic solution containing scandium and an impurity metal element (hereinafter, also referred to as "scandium-containing solution").

具体的に、このスカンジウムの回収方法は、スカンジウムと不純物金属元素とを含むスカンジウム含有溶液に対し、シュウ酸を用いてスカンジウムをシュウ酸化する反応を生じさせるシュウ酸化処理を施す工程を含む。特に、本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法では、シュウ酸化処理として、容器に収容したシュウ酸溶液にスカンジウム含有溶液を添加する、いわゆる「逆添加」法により処理を行ってシュウ酸スカンジウムを得る。 Specifically, this method for recovering scandium includes a step of subjecting a scandium-containing solution containing scandium and an impurity metal element to a scandium-oxidizing treatment that causes a reaction to oxidize scandium with oxalic acid. In particular, in the scandium recovery method according to the present embodiment, as the oxalic acid treatment, a scandium-containing solution is added to the oxalic acid solution contained in the container, which is a so-called "reverse addition" method to obtain scandium oxalate. ..

シュウ酸化処理に供する、不純物金属元素を含むスカンジウム含有溶液としては、ニッケル酸化鉱石に対する高圧酸浸出(HPAL)処理により得られた浸出液を硫化処理してニッケルを分離した後の溶液(硫化後液)を用いることができる。また、硫化後液に対してさらにイオン交換処理及び/又は溶媒抽出処理を施すことで不純物を分離してスカンジウムを濃縮させた溶液とし、その濃縮後の溶液を用いることもできる。なお、HPALプロセスでは、硫化処理によりニッケルを硫化物とする一方で、スカンジウムは溶液中に残留させることができ、ニッケルとスカンジウムを効果的に分離することができる。 As a scandium-containing solution containing an impurity metal element to be subjected to the shu oxidation treatment, a solution obtained by sulphurizing the leachate obtained by high-pressure acid leaching (HPAL) treatment on nickel oxide ore to separate nickel (post-sulfurized liquid). Can be used. Further, the post-sulfurized liquid may be further subjected to an ion exchange treatment and / or a solvent extraction treatment to separate impurities into a concentrated scandium solution, and the concentrated solution may be used. In the HPAL process, nickel is converted to sulfur by sulfurization treatment, while scandium can remain in the solution, and nickel and scandium can be effectively separated.

そして、本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法では、逆添加法によりシュウ酸化処理を行う工程において、反応温度を特定の範囲に調整してシュウ酸化反応を生じさせることを特徴としている。具体的には、シュウ酸化処理における反応温度を20℃以上35℃以下としてシュウ酸化反応を生じさせる。 The scandium recovery method according to the present embodiment is characterized in that the reaction temperature is adjusted to a specific range to cause a succulent oxidation reaction in the step of performing the sulphate oxidation treatment by the back addition method. Specifically, the shu oxidation reaction is caused by setting the reaction temperature in the shu oxidation treatment to 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower.

このような方法によれば、スカンジウム含有溶液に含まれる不純物金属元素がシュウ酸塩として沈澱物化することを抑え、得られるシュウ酸スカンジウムの結晶に含まれる不純物品位を効果的に低減できる。加えて、シュウ酸スカンジウム中の不純物品位のばらつきを抑えることもでき、高純度なシュウ酸スカンジウムを安定的に得ることができる。 According to such a method, the impurity metal element contained in the scandium-containing solution can be suppressed from becoming a precipitate as an oxalate, and the impurity grade contained in the obtained scandium oxalate crystal can be effectively reduced. In addition, it is possible to suppress variations in the impurity grade in scandium oxalate, and it is possible to stably obtain high-purity scandium oxalate.

なお、例えば、このようなシュウ酸化処理を施して得られるシュウ酸スカンジウムの結晶を焙焼することによって、酸化スカンジウムの形態として回収することができる。 In addition, for example, by roasting the crystals of scandium oxalate obtained by subjecting such a scandium oxide treatment, it can be recovered in the form of scandium oxide.

≪2.スカンジウムの回収方法≫
以下、本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法についてより詳細に説明する。
≪2. Scandium recovery method ≫
Hereinafter, the scandium recovery method according to the present embodiment will be described in more detail.

<2-1.ニッケル酸化鉱の湿式製錬プロセス>
本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法では、上述したように、スカンジウムと、不純物金属元素とを含有する溶液(スカンジウム含有溶液)として、ニッケル酸化鉱石を高圧酸浸出処理して得られた浸出液からニッケルを硫化物として分離した後の溶液(硫化後液)を用いることができる。また、硫化後液に対して、イオン交換処理や溶媒抽出処理を行うことによって不純物成分を除去した溶液を用いることもできる。
<2-1. Wet smelting process of nickel oxide ore >
In the method for recovering scandium according to the present embodiment, as described above, as a solution containing scandium and an impurity metal element (scandium-containing solution), a leachate obtained by high-pressure acid leaching treatment of nickel oxide ore is used. A solution after separating nickel as a sulfide (post-sulfide solution) can be used. Further, it is also possible to use a solution from which impurity components have been removed by performing an ion exchange treatment or a solvent extraction treatment on the after sulfidation liquid.

これらのスカンジウム含有溶液には、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、マグネシウム(Mg)等の不純物金属元素が含まれる。また、硫化物として分離されなかったニッケル(Ni)も不純物として含まれることがある。 These scandium-containing solutions contain impurity metal elements such as iron (Fe), manganese (Mn), aluminum (Al), chromium (Cr), and magnesium (Mg). In addition, nickel (Ni) that has not been separated as a sulfide may also be contained as an impurity.

以下では先ず、出発原料とするスカンジウム含有溶液を得るための、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスについて説明する。 In the following, first, a hydrometallurgical process of nickel oxide ore for obtaining a scandium-containing solution as a starting material will be described.

図1は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの流れを示すフロー図である。ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスは、ニッケル酸化鉱石を高温高圧下で硫酸により浸出して浸出スラリーを得る浸出工程S11と、浸出スラリーを浸出液と浸出残渣とに固液分離する固液分離工程S12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S13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S14と、を有する。 FIG. 1 is a flow chart showing the flow of the hydrometallurgical process of nickel oxide ore. The hydrometallurgical process of nickel oxide ore consists of a leaching step S11 in which the nickel oxide ore is leached with sulfuric acid under high temperature and high pressure to obtain a leaching slurry, and a solid-liquid separation step S12 in which the leaching slurry is solid-liquid separated into a leachate and a leachate residue. S13, a neutralization step S13 in which a neutralizing agent is added to the leachate to obtain a neutralized starch containing impurities and a post-neutralizing liquid, and a sulfurizing agent is added to the post-neutralizing liquid to obtain nickel sulfide and a post-sulfurized liquid. It has a sulfurization step S14 for obtaining the above.

(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、ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加するとともに高圧蒸気と高圧空気を供給して、240℃~260℃の温度下で攪拌処理を施し、ニッケルを含有する浸出液とヘマタイトを含む浸出残渣とからなる浸出スラリーを生成させる工程である。なお、スカンジウムは、ニッケルと共に浸出液に含まれる。
(1) Leaching step In the leaching step S11, for example, using a high-temperature pressure vessel (autoclave) or the like, sulfuric acid is added to a slurry of nickel oxide ore and high-pressure steam and high-pressure air are supplied to a temperature of 240 ° C to 260 ° C. It is a step of performing a stirring treatment below to generate a leachate slurry composed of a leachate containing nickel and a leachate residue containing hematite. Scandium is contained in the leachate together with nickel.

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、0.8~2.5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. The nickel content of the laterite ore is usually 0.8 to 2.5% by weight, and is contained as a hydroxide or a siliceous earth (magnesium silicate) mineral. In addition, these nickel oxide ores contain scandium.

(2)固液分離工程
固液分離工程S12は、上述した浸出工程S11で生成した浸出スラリーを多段洗浄して、ニッケル及びコバルトを含む浸出液と、ヘマタイトである浸出残渣とを固液分離する工程である。
(2) Solid-Liquid Separation Step In the solid-liquid separation step S12, the leachate slurry generated in the above-mentioned leachation step S11 is washed in multiple stages to separate the leachate containing nickel and cobalt from the leachate residue which is hematite. Is.

固液分離工程S12では、浸出スラリーを洗浄液と混合した後、シックナー等の固液分離装置を用いて固液分離処理を施す。具体的には、先ず、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。これにより、浸出残渣に付着するニッケル分をその希釈の度合に応じて減少させることができる。実操業では、このような機能を持つシックナーを多段に連結して用いる。 In the solid-liquid separation step S12, the leachate slurry is mixed with the cleaning liquid, and then the solid-liquid separation treatment is performed using a solid-liquid separation device such as a thickener. Specifically, the slurry is first diluted with a washing liquid, and then the leachate residue in the slurry is concentrated as a thickener sediment. Thereby, the nickel content adhering to the leachate residue can be reduced according to the degree of dilution thereof. In actual operation, thickeners with such functions are used in multiple stages.

(3)中和工程
中和工程S13は、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S13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、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。
(3) Neutralization Step The neutralization step S13 is a step of adding a neutralizing agent to the leachate to adjust the pH to obtain a neutralized starch containing an impurity element and a neutralized liquid. By the neutralization treatment in the neutralization step S13, valuable metals such as nickel, cobalt, and scandium are contained in the neutralized liquid, and most of the impurities such as aluminum become neutralized starch.

中和工程S13では、中和剤としては公知のもの使用することができ、例えば、石灰石、消石灰、水酸化ナトリウム等が挙げられる。また、中和処理においては、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、pHを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 step S13, known neutralizing agents can be used, and examples thereof include limestone, slaked lime, and sodium hydroxide. Further, in the neutralization treatment, it is preferable to adjust the pH to the range of 1 to 4 while suppressing the oxidation of the separated leachate, and it is more preferable to adjust the pH to the range of 1.5 to 2.5. preferable. If the pH is less than 1, neutralization may be insufficient and the neutralized starch and the neutralized liquid may not 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.

(4)硫化工程
硫化工程S14は、中和工程S13により得られた中和後液に硫化剤を添加してニッケル硫化物と、硫化後液とを得る工程である。硫化工程S14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って回収され、スカンジウム等は硫化後液に残留することになる。したがって、このような湿式製錬プロセスにおける硫化処理により、ニッケルとスカンジウムとを効果的に分離することができる。
(4) Sulfurization Step The sulfurization step S14 is a step of adding a sulfurizing agent to the neutralized liquid obtained in the neutralization step S13 to obtain nickel sulfide and a post-sulfurized liquid. By the sulfurization treatment in the sulfurization step S14, nickel, cobalt, zinc and the like are recovered as sulfurized substances, and scandium and the like remain in the after sulfidation liquid. Therefore, nickel and scandium can be effectively separated by the sulfurization treatment in such a hydrometallurgical process.

具体的に、硫化工程S14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供給して、不純物成分の少ないニッケルを含む硫化物(ニッケル硫化物)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 sulfurization step S14, a sulfurizing agent such as hydrogen sulfide gas, sodium sulfide, and sodium hydride sulfide is supplied to the obtained after-neutralization liquid to provide a sulfide containing nickel having a small impurity component (sulfide). Nickel sulfide) and a post-sulfurization liquid containing scandium and the like are produced by stabilizing the nickel concentration at a low level.

硫化工程S14における硫化処理では、ニッケル硫化物のスラリーをシックナー等の沈降分離装置を用いて分離処理し、ニッケル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はオーバーフローさせて回収する。 In the sulfurization treatment in the sulfurization step S14, the nickel sulfide slurry is separated and separated using a sedimentation separator such as a thickener, and the nickel sulfide is separated and recovered from the bottom of the thickener, while the after-sulfurization liquid, which is an aqueous solution component, overflows. Let me collect it.

本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法では、例えば、上述したようなニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおける各工程を経て得られる、硫酸酸性溶液である硫化後液を回収して出発原料として用いることができる。また、その硫化後液に対して後述するイオン交換処理及び溶媒抽出処理を施して得られた溶液を出発原料とすることができる。スカンジウムの回収方法では、このような溶液から酸化スカンジウムを生成させる。 In the scandium recovery method according to the present embodiment, for example, the post-sulfidation solution, which is an acidic sulfuric acid solution obtained through each step in the hydrometallurgical process of nickel oxide ore as described above, is recovered and used as a starting material. be able to. Further, a solution obtained by subjecting the after-sulfurized liquid to an ion exchange treatment and a solvent extraction treatment, which will be described later, can be used as a starting material. The scandium recovery method produces scandium oxide from such a solution.

<2-2.イオン交換処理、溶媒抽出処理>
本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法においては、上述したように、スカンジウム含有溶液として、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの硫化工程を経て得られた硫化後液に対してイオン交換処理及び溶媒抽出処理を施して得られた溶液を用いることができる。このように、硫化後液に対してイオン交換処理及び/又は溶媒抽出処理を施すことで、溶液中の不純物を分離除去してスカンジウムを濃縮することができる。
<2-2. Ion exchange treatment, solvent extraction treatment>
In the method for recovering scandium according to the present embodiment, as described above, as a scandium-containing solution, an ion exchange treatment and a solvent are applied to the post-sulfurized liquid obtained through the hydrometallurgical step of the wet smelting process of nickel oxide ore. The solution obtained by subjecting the extraction treatment can be used. By subjecting the post-sulfidation liquid to an ion exchange treatment and / or a solvent extraction treatment in this way, impurities in the solution can be separated and removed to concentrate scandium.

以下では、イオン交換処理、溶媒抽出処理についてそれぞれ説明する。なお、溶媒抽出処理について、イオン交換処理を経て得られた溶離液に対して処理を施す態様を例にして説明しているが、イオン交換処理を行わず溶媒抽出処理のみを行うようにしてもよい。 Hereinafter, the ion exchange treatment and the solvent extraction treatment will be described. Although the solvent extraction treatment is described by taking as an example a mode in which the eluent obtained through the ion exchange treatment is treated, it is possible to perform only the solvent extraction treatment without performing the ion exchange treatment. good.

(1)イオン交換処理
硫化後液には、不純物としてアルミニウムやクロム等が含まれている。このことから、溶液中のスカンジウムを酸化スカンジウムとして回収するにあたり、それら不純物を除去してスカンジウムを濃縮させることが好ましい。スカンジウムを濃縮させる方法としては、キレート樹脂を使用したイオン交換処理による方法が挙げられる。
(1) Ion exchange treatment The post-sulfidation liquid contains aluminum, chromium and the like as impurities. For this reason, when recovering scandium in the solution as scandium oxide, it is preferable to remove these impurities and concentrate the scandium. Examples of the method for concentrating scandium include a method by ion exchange treatment using a chelate resin.

図2は、キレート樹脂を使用したイオン交換反応により行うイオン交換処理の流れの一例を示すフロー図である。なお、図2では、イオン交換処理により得られたスカンジウム溶離液を溶媒抽出処理に付すまでの流れを併せて示す。イオン交換処理では、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおける硫化工程S14(図1)を経て得られた硫化後液を、キレート樹脂に接触させることによってその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)溶離液を得るというものである。 FIG. 2 is a flow chart showing an example of the flow of an ion exchange process performed by an ion exchange reaction using a chelate resin. In addition, FIG. 2 also shows the flow until the scandium eluent obtained by the ion exchange treatment is subjected to the solvent extraction treatment. In the ion exchange treatment, the post-sulfidation liquid obtained through the sulfurization step S14 (FIG. 1) in the hydrometallurgical process of nickel oxide ore is brought into contact with the chelate resin, and the scandium in the post-sulfidation liquid is adsorbed on the chelate resin. To obtain a scandium (Sc) eluent.

イオン交換処理の態様(各工程)は、特に限定されないが、例えば図2に示すように、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、キレート樹脂に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、アルミニウム除去工程S22を経たキレート樹脂に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硫酸を接触させて吸着工程S21にて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。 The mode (each step) of the ion exchange treatment is not particularly limited, but as shown in FIG. 2, for example, an adsorption step S21 in which the post-sulfurized liquid is brought into contact with the chelate resin to adsorb scandium to the chelate resin, and sulfuric acid is added to the chelate resin. The aluminum removal step S22 for removing the aluminum adsorbed on the chelate resin by contacting the chelate resin, the scandium elution step S23 for obtaining the scandium eluent by contacting sulfuric acid with the chelate resin that has undergone the aluminum removal step S22, and the scandium elution step S23. An example thereof includes a chrome removing step S24 in which sulfuric acid is brought into contact with the chelate resin and the chrome adsorbed on the chelate resin is removed in the adsorption step S21.

[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 after-sulfidated liquid 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, sulfuric acid of 0.1 N or less is brought into contact with the chelate resin adsorbed with scandium in the adsorption step S21 to remove the aluminum adsorbed on the chelate resin. When removing aluminum, it is preferable to maintain the pH in the range of 1 or more and 2.5 or less, and it is more preferable to maintain the pH 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、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 process]
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. When obtaining the scandium eluate, the normality of sulfuric acid used in the eluent is preferably maintained in the range of 0.3N or more and less than 3N, and more preferably maintained in the range of 0.5N or more and 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、キレート樹脂に吸着したクロムを除去する。クロムを除去する際に、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 removing step S24, sulfuric acid of 3N or more is brought into contact with the chelate resin that has undergone the scandium elution step S23 to remove chromium adsorbed on the chelate resin. When the normality of sulfuric acid used in the eluent is less than 3N when removing chromium, it is not preferable because chromium is not properly removed from the chelate resin.

このようなイオン交換処理により、アルミニウムやクロム等の不純物が除去されてスカンジウムが濃縮されたスカンジウム溶離液を得ることができる。なお、得られたスカンジウム溶離液に対して再び同様のイオン交換処理を繰り返すことで、スカンジウム溶離液の濃度を高めることができる。繰り返し回数としては、回数が多いほど回収されるスカンジウムの濃度が高まるが、多く繰り返し過ぎても回収されるスカンジウムの濃度上昇の程度は小さくなるため、工業的には8回以下程度であることが好ましい。 By such an ion exchange treatment, impurities such as aluminum and chromium are removed, and a scandium-enriched scandium eluent can be obtained. By repeating the same ion exchange treatment on the obtained scandium eluate again, the concentration of the scandium eluent can be increased. As for the number of repetitions, the concentration of recovered scandium increases as the number of repetitions increases, but the degree of increase in the concentration of recovered scandium decreases even if the number of repetitions is too large, so it is industrially about 8 times or less. preferable.

(2)溶媒抽出処理
溶媒抽出処理では、上述したイオン交換処理を経て得られたスカンジウム(Sc)溶離液を所定の抽出剤に接触させて、スカンジウムを抽出する。
(2) Solvent Extraction Treatment In the solvent extraction treatment, the scandium (Sc) eluent obtained through the above-mentioned ion exchange treatment is brought into contact with a predetermined extractant to extract scandium.

溶媒抽出に使用する抽出剤としては、特に限定されず、アミン系抽出剤、リン酸系抽出剤等を使用することができる。また、抽出剤の種類に応じて、抽出剤を含む有機溶媒中に抽出対象のスカンジウムを抽出することができ、あるいは、抽出剤に不純物成分を選択的に抽出させ、抽残液中にスカンジウムを残存させるようにすることができる。例えば、アミン系抽出剤を用いた場合には、スカンジウムとの選択性が低い抽出剤であることから、有機溶媒中に不純物成分が選択的に抽出され、抽残液にスカンジウムが濃縮される。 The extractant used for solvent extraction is not particularly limited, and an amine-based extractant, a phosphoric acid-based extractant, or the like can be used. Further, depending on the type of the extractant, the scandium to be extracted can be extracted in an organic solvent containing the extractant, or the extractant can selectively extract the impurity component and the scandium is contained in the extraction residue. It can be made to remain. For example, when an amine-based extractant is used, since it is an extractant having low selectivity with scandium, impurity components are selectively extracted in an organic solvent, and scandium is concentrated in the extraction residue.

溶媒抽出処理の態様(各工程)は、特に限定されないが、スカンジウム溶離液と抽出剤とを混合して不純物を抽出した抽出後有機溶媒とスカンジウムを含む抽残液とに分離する抽出工程S31と、抽出後有機溶媒に塩酸溶液又は硫酸溶液を混合して抽出後有機溶媒に微量含まれるスカンジウムを分離するスクラビング工程S32と、洗浄後有機溶媒に逆抽出始液を混合して洗浄後有機溶媒から不純物を逆抽出し、逆抽出液を得る逆抽出工程S33と、を有するものを例示できる。このように、溶媒抽出処理を行うことで、スカンジウム溶離液に含まれるスカンジウムの純度をより高めることができる。 The mode (each step) of the solvent extraction treatment is not particularly limited, but the extraction step S31 and the extraction step S31 in which the scandium eluent and the extractant are mixed to extract impurities and then separated into an organic solvent and a drawing residue containing scandium. The scrubbing step S32, in which a hydrochloric acid solution or a sulfuric acid solution is mixed with the organic solvent after extraction to separate a trace amount of scandium contained in the organic solvent after extraction, and the back extraction starting solution is mixed with the organic solvent after washing, and the organic solvent is used after washing. An example thereof includes a back extraction step S33 in which impurities are back-extracted to obtain a back-extract solution. By performing the solvent extraction treatment in this way, the purity of scandium contained in the scandium eluent can be further increased.

[抽出工程]
抽出工程S31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、スカンジウムを濃縮させた抽残液とを得る。
[Extraction process]
In the extraction step S31, a scandium-containing solution and an organic solvent containing an extractant are mixed, impurities are selectively extracted into the organic solvent, and the organic solvent containing the impurities and the scandium-concentrated extract residue liquid. And get.

抽出剤としては、例えばアミン系抽出剤を用いる。アミン系抽出剤としては、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。 As the extractant, for example, an amine-based extractant is used. As the amine-based extractant, products such as PrimeneJM-T, which is a primary amine, LA-1, which is a secondary amine, TNOA (Tri-n-octylamine), which is a tertiary amine, and TIOA (Tri-i-octylamine). An amine-based extractant known by the name can be used.

抽出時においては、アミン系抽出剤等の抽出剤を、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。有機溶媒中の抽出剤濃度としては、特に限定されないが、抽出時、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。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。 At the time of extraction, it is preferable to dilute an extractant such as an amine-based extractant with a hydrocarbon-based organic solvent or the like before use. The concentration of the extractant in the organic solvent is not particularly limited, but is preferably about 1% by volume or more and 10% by volume or less, particularly 5 volumes, in consideration of phase separation during extraction and back extraction described later. It is more preferably about%. The volume ratio of the organic solvent to the scandium-containing solution at the time of extraction is not particularly limited, but the amount of the organic solvent mol is about 0.01 times or more and 0.1 times or less with respect to the amount of metal in the scandium-containing solution. Is preferable.

[スクラビング(洗浄)工程]
抽出工程S31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有機溶媒中にスカンジウムが僅かに共存する場合には、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させて抽出剤から回収することが好ましい(スクラビング工程S32)。スクラビング工程S32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。
[Scrubbing (cleaning) process]
In the extraction step S31, when scandium is slightly coexisted in the organic solvent obtained by extracting impurities from the scandium-containing solution, the obtained extract is subjected to the organic solvent (organic phase) before back extraction. It is preferable to perform a scrubbing (washing) treatment to separate the scandium into an aqueous phase and recover it from the extractant (scrubbing step S32). By providing the scrubbing step S32 to wash the organic solvent and separating a small amount of scandium extracted by the extractant, scandium can be separated into the washing liquid, and the scandium recovery rate can be further increased. ..

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 the solution (washing solution) used for scrubbing, a sulfuric acid solution, a hydrochloric acid solution, or the like can be used. Further, it is also possible to use water to which soluble chloride or sulfate is added. Specifically, when a sulfuric acid solution is used as the cleaning solution, it is preferable to use a solution 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それぞれの抽出剤や抽出条件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段程度の段数とすることにより、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。 Since the number of cleaning stages (number of times) depends on the type and concentration of the impurity element, it can be appropriately changed depending on each extractant and extraction conditions. For example, when the phase ratio O / A of the organic phase (O) and the aqueous phase (A) is O / A = 1, the number of stages is about 3 to 5, and the scandium extracted in the organic solvent is detected by the analyzer. It can be separated to less than the lower limit.

[逆抽出工程]
逆抽出工程S33では、抽出工程S31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S33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で、抽出工程S31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。
[Reverse extraction process]
In the back extraction step S33, impurities are back extracted from the organic solvent from which the impurities have been extracted in the extraction step S31. Specifically, in the back extraction step S33, a back extraction solution (back extraction starting solution) is added to an organic solvent containing an extractant and mixed to cause a reaction opposite to the extraction process in the extraction step S31. The impurities are back-extracted to obtain a liquid after back-extraction containing the impurities.

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 solution containing carbonate, which is a back-extraction solution, is preferably about 0.5 mol / L or more and 2 mol / L or less from the viewpoint of suppressing excessive use.

なお、スクラビング工程S32に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。 When the organic solvent containing the extractant is subjected to the scrubbing treatment in the scrubbing step S32, the back-extraction treatment is similarly performed by adding the back-extraction solution to the scrubbing extractant and mixing it. It 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、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S31における抽出処理に用いる抽出剤として繰り返して使用することができる。 The extractant after adding a carbonate solution such as sodium carbonate to the extractant after extraction or the extractant after scrubbing in this way and performing a back-extraction treatment to separate impurities is again in the extraction step S31. It can be repeatedly used as an extractant used in the extraction process.

<2-3.シュウ酸化処理>
本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法では、スカンジウム含有溶液に対してシュウ酸化処理を施してスカンジウムをシュウ酸塩(シュウ酸スカンジウム)とする工程を有する。具体的には、上述した溶媒抽出処理を経て得られた逆抽出物であるスカンジウム含有溶液を用いて、シュウ酸スカンジウムの結晶を生成させるシュウ酸化処理を行う。このように、シュウ酸化処理によってスカンジウムをシュウ酸塩とすることで、濾過性等のハンドリング性を向上させることができ、スカンジウムを効率的に回収することができる。
<2-3. Shu oxidation treatment>
The scandium recovery method according to the present embodiment includes a step of subjecting a scandium-containing solution to an oxalate treatment to convert scandium into an oxalate (scandium oxalate). Specifically, a scandium-containing solution, which is a back extract obtained through the above-mentioned solvent extraction treatment, is used to perform a scandium oxidation treatment for forming scandium oxalate crystals. As described above, by converting scandium into oxalate by the oxalate oxidation treatment, handling properties such as filterability can be improved, and scandium can be efficiently recovered.

なお、溶媒抽出処理を経て得られたスカンジウム含有溶液は、上述したイオン交換処理や溶媒抽出処理によって大部分の不純物金属元素が除去されてスカンジウムが濃縮された溶液ではある。ところが、これらの処理によって除去されなかった不純物金属元素が一定量含まれている(後述する実施例における表1に示すシュウ酸化始液の組成を参照)。具体的に、その不純物金属元素としては、少なくとも、鉄、ニッケル、マンガン、アルミニウム、クロム、マグネシウム等が挙げられる。 The scandium-containing solution obtained through the solvent extraction treatment is a solution in which most of the impurity metal elements have been removed by the above-mentioned ion exchange treatment or solvent extraction treatment to concentrate scandium. However, it contains a certain amount of impurity metal elements that were not removed by these treatments (see the composition of the Shu oxidation starting solution shown in Table 1 in Examples described later). Specifically, examples of the impurity metal element include at least iron, nickel, manganese, aluminum, chromium, magnesium and the like.

ここで、シュウ酸化処理の方法としては、いわゆる「逆添加」法により行う。具体的には、所定の容器に収容したシュウ酸溶液に、スカンジウム含有溶液を徐々に添加していくことによって、シュウ酸スカンジウムの固体結晶を析出生成させる方法により行う。このような逆添加法に基づくシュウ酸化処理によれば、過酸化水素等の酸化剤を添加して酸化還元電位(ORP)を調整する操作を行うことなく、不純物金属元素である鉄のシュウ酸化を抑制し、シュウ酸鉄(II)の沈澱生成を防ぐことができる。 Here, as the method of the shu oxidation treatment, the so-called "reverse addition" method is used. Specifically, the scandium-containing solution is gradually added to the oxalic acid solution contained in a predetermined container to precipitate and generate solid crystals of scandium oxalate. According to the shu oxidation treatment based on such a back addition method, iron shu oxidation, which is an impurity metal element, is performed without adding an oxidizing agent such as hydrogen peroxide to adjust the redox potential (ORP). Can be suppressed and the formation of iron (II) oxalate precipitates can be prevented.

そして、逆添加法によるシュウ酸化処理に際しては、反応温度を特定の範囲、具体的には20℃以上35℃以下とすることを特徴としている。また、好ましくは、20℃以上30℃以下とし、より好ましくは、23℃以上30℃以下とする。 The reaction temperature is set to a specific range, specifically, 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower in the shu oxidation treatment by the reverse addition method. Further, it is preferably 20 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, and more preferably 23 ° C. or higher and 30 ° C. or lower.

従来のシュウ酸化処理においては、スカンジウム含有溶液にシュウ酸溶液を添加する、いわゆる「正添加」法(標準添加法)により行うことが一般的であり、また、その反応温度も成り行きとしていた。ところが、そのシュウ酸化処理では、スカンジウムのシュウ酸塩を優先的に生じさせて不純物金属元素の沈澱物化を抑制できるものの、処理条件に依存して、得られるシュウ酸スカンジウム中の不純物品位にばらつきが生じやすく、安定的に所定のスペックのシュウ酸スカンジウムを得ることができなかった。 In the conventional oxalic acid treatment, it is common to add an oxalic acid solution to a scandium-containing solution, that is, a so-called "normal addition" method (standard addition method), and the reaction temperature thereof is also a matter of course. However, in the oxalic acid treatment, although scandium oxalate can be preferentially generated to suppress the precipitation of impurity metal elements, the quality of impurities in the obtained scandium oxalate varies depending on the treatment conditions. It was easy to occur, and it was not possible to stably obtain scandium oxalate with the specified specifications.

シュウ酸化処理では、希土類元素であるスカンジウム以外の金属元素もシュウ酸と反応して錯体を形成するが、錯体の安定度が低い不純物金属元素は、シュウ酸スカンジウムの沈澱に吸着して共沈する。そして、このような錯体の安定度は、金属元素の種類のみならずシュウ酸化処理の条件にも依存し、これにより、得られるシュウ酸スカンジウム中の不純物品位にばらつきが生じることになると考えられる。 In the oxalate oxidation treatment, metal elements other than scandium, which is a rare earth element, also react with oxalic acid to form a complex, but impurity metal elements with low complex stability are adsorbed on the precipitate of scandium oxalate and co-precipitate. .. It is considered that the stability of such a complex depends not only on the type of the metal element but also on the conditions of the oxalic acid treatment, which causes variations in the impurity grade in the obtained scandium oxalate.

本実施の形態においては、上述したように、所定の容器に収容したシュウ酸溶液にスカンジウム含有溶液を添加してシュウ酸化反応を生じさせる「逆添加」法によるシュウ酸化処理を行い、かつ、そのときの反応温度を20℃以上35℃以下とするようにしている。このことにより、スカンジウム含有溶液に含まれる不純物金属元素のシュウ酸塩化を抑制してシュウ酸スカンジウムの結晶に含まれる不純物品位を有効に低減できる。またそれに加え、シュウ酸化処理の条件に依らず、結晶に含まれる不純物品位のばらつきを抑えることができる。特に、スカンジウム含有溶液に含まれる不純物金属元素のうち、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、及びマンガン(Mn)について品位のばらつきを効果的に抑えることができる。 In the present embodiment, as described above, a scandium-containing solution is added to the oxalic acid solution contained in a predetermined container to cause a oxalic acid reaction, and the oxalic acid treatment is carried out by a "reverse addition" method. The reaction temperature at this time is set to 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower. This makes it possible to suppress the oxalate formation of the impurity metal element contained in the scandium-containing solution and effectively reduce the impurity grade contained in the scandium oxalate crystal. In addition, it is possible to suppress variations in the quality of impurities contained in the crystals regardless of the conditions of the shu oxidation treatment. In particular, among the impurity metal elements contained in the scandium-containing solution, the variation in quality of iron (Fe), nickel (Ni), and manganese (Mn) can be effectively suppressed.

反応温度を特定の範囲とすることでシュウ酸スカンジウム中の不純物品位のばらつきを抑えられるメカニズムは不明であるが、シュウ酸化反応において温度によって水和水の数が変化し、これが不純物の溶解度に影響を与えている可能性が考えられる。 The mechanism by which the variation in impurity grade in scandium oxalate can be suppressed by setting the reaction temperature within a specific range is unknown, but the number of hydrated water changes depending on the temperature in the oxalate oxidation reaction, which affects the solubility of impurities. It is possible that it is giving.

このようなシュウ酸化処理の方法によれば、不純物含有スペックが安定した、スカンジウムを高純度に含有するシュウ酸スカンジウムを得ることができ、またそのシュウ酸スカンジウムを焙焼することで、高品質な酸化スカンジウムを得ることができる。 According to such a method of oxalate oxidation treatment, scandium oxalate containing scandium with high purity and stable impurity-containing specifications can be obtained, and by roasting the scandium oxalate, high quality can be obtained. Scandium oxide can be obtained.

図3に、シュウ酸化処理のフロー図を示す。上述したように、本実施の形態においては、逆添加法によるシュウ酸化処理に際して反応温度を20℃以上35℃以下とすることを特徴としている。具体的に、シュウ酸化処理は、スカンジウム含有溶液の温度を調整する温度調整工程S41と、温度調整した溶液(シュウ酸化始液)を容器に収容したシュウ酸溶液に添加してシュウ酸スカンジウムの結晶を析出させる晶析工程S42と、を有する。なお、得られたシュウ酸スカンジウムの結晶は、濾過・洗浄処理を行う濾過・洗浄工程S43を経ることによって回収することができる。 FIG. 3 shows a flow chart of the shu oxidation treatment. As described above, the present embodiment is characterized in that the reaction temperature is set to 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower during the oxalate oxidation treatment by the back addition method. Specifically, in the oxalic acid treatment, a temperature adjusting step S41 for adjusting the temperature of the scandium-containing solution and a scandium oxalate crystal by adding the temperature-adjusted solution (starting solution of oxalic acid) to the oxalic acid solution contained in the container. It has a crystallization step S42 for precipitating. The obtained scandium oxalate crystals can be recovered by passing through the filtration / cleaning step S43 in which the filtration / cleaning treatment is performed.

また、晶析工程S42での処理に先立って、スカンジウム含有溶液のpHを-0.5以上1.0以下の範囲に調整することが好ましい。すなわち、図3には図示しないがpH調整工程を設けて、晶析工程S42での処理に供するスカンジウム含有溶液のpHを上記の範囲に予め調整する。これにより、シュウ酸鉄(II)等の溶解度を上昇させることができ、高価な酸化剤等を用いることなく、不純物の沈澱生成をより効果的に抑制して、より高純度のスカンジウムを回収することができる。なお、スカンジウム含有溶液のpH調整については、温度調整工程S41の前に行っても、あるいはその後に行ってもよく、もしくは温度調整と同じタイミングで行ってもよい。 Further, it is preferable to adjust the pH of the scandium-containing solution to a range of −0.5 or more and 1.0 or less prior to the treatment in the crystallization step S42. That is, although not shown in FIG. 3, a pH adjusting step is provided to adjust the pH of the scandium-containing solution to be treated in the crystallization step S42 in advance within the above range. As a result, the solubility of iron (II) oxalate and the like can be increased, and the precipitation formation of impurities can be more effectively suppressed without using an expensive oxidizing agent or the like, and scandium with higher purity can be recovered. be able to. The pH of the scandium-containing solution may be adjusted before or after the temperature adjustment step S41, or may be performed at the same timing as the temperature adjustment.

(温度調整工程)
温度調整工程S41では、シュウ酸化処理に供するスカンジウム含有溶液の温度を、20℃以上35℃以下、好ましくは20℃以上30℃以下、より好ましくは23℃以上30℃以下に調整する。このように、スカンジウム含有溶液の温度を20℃以上35℃以下の範囲に調整し、その温度を維持して次の晶析工程S42で反応を生じさせることで、得られるシュウ酸スカンジウムの結晶に含まれる不純物品位を低減し、また、その不純物品位のばらつきを抑えることができる。
(Temperature adjustment process)
In the temperature adjusting step S41, the temperature of the scandium-containing solution to be subjected to the shu oxidation treatment is adjusted to 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower, preferably 20 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, and more preferably 23 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. As described above, the temperature of the scandium-containing solution is adjusted to a range of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower, and the temperature is maintained to cause a reaction in the next crystallization step S42 to obtain scandium oxalate crystals. It is possible to reduce the contained impurity grade and suppress the variation in the impurity grade.

スカンジウム含有溶液の温度調整方法としては、特に限定されず、例えばヒーター等を用いて調整することができる。 The method for adjusting the temperature of the scandium-containing solution is not particularly limited, and the temperature can be adjusted by using, for example, a heater or the like.

また、上述のように、シュウ酸化処理においては、容器に収容したシュウ酸溶液にスカンジウム含有溶液を徐々に添加してシュウ酸化反応を生じさせることから、予め、シュウ酸化処理に用いるシュウ酸溶液の温度も20℃以上35℃以下の範囲に調整し、その温度を維持して反応させることが好ましい。これにより、反応温度を20℃以上35℃以下の範囲に適切に維持させることができ、得られるシュウ酸スカンジウムにおける不純物品位のばらつきをより効果的に抑えることができる。 Further, as described above, in the oxalic acid treatment, since the scandium-containing solution is gradually added to the oxalic acid solution contained in the container to cause the oxalic acid reaction, the oxalic acid solution used for the oxalic acid treatment is previously prepared. It is preferable to adjust the temperature to a range of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower, and maintain the temperature for reaction. Thereby, the reaction temperature can be appropriately maintained in the range of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower, and the variation in the impurity grade in the obtained scandium oxalate can be more effectively suppressed.

(晶析工程)
晶析工程S42では、反応温度を20℃以上35℃以下として、シュウ酸溶液に対してスカンジウム含有溶液(シュウ酸化始液)を添加してスカンジウムをシュウ酸化する反応を生じさせるシュウ酸化処理を施し、スカンジウムのシュウ酸塩(シュウ酸スカンジウムの結晶)を得る。
(Crystalization process)
In the crystallization step S42, the reaction temperature is set to 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower, and a scandium-containing solution (starting solution for oxalic acid) is added to the oxalic acid solution to perform a oxalic acid treatment to cause a reaction to oxidize scandium. , Obtain scandium oxalate (crystals of scandium oxalate).

シュウ酸化反応の反応温度に関して、反応温度が35℃よりも高いと、得られるシュウ酸スカンジウム中の不純物品位のばらつきが生じる。また、反応温度が20℃未満であると、反応速度が低下するとともに、シュウ酸塩の溶解度が減少して供給配管等の好ましくない場所で析出するといった問題が生じる可能性がある。 Regarding the reaction temperature of the oxalic acid reaction, if the reaction temperature is higher than 35 ° C., the impurities grade in the obtained scandium oxalate varies. Further, if the reaction temperature is less than 20 ° C., the reaction rate may decrease, and the solubility of the oxalate may decrease, causing a problem that the oxalate precipitates in an unfavorable place such as a supply pipe.

上述したように、反応容器にシュウ酸溶液を収容し、そのシュウ酸溶液にスカンジウム含有溶液を添加して反応を生じさせる「逆添加」法により行う。シュウ酸溶液の量としては、少なくとも、スカンジウム含有溶液中のスカンジウムをシュウ酸塩として析出させるのに必要な当量の1.05倍以上とすることが好ましく、2.0倍以上とすることがより好ましい。使用量が必要な当量の1.05倍未満であると、スカンジウムを有効に全量回収できなくなる可能性がある。 As described above, the oxalic acid solution is contained in a reaction vessel, and a scandium-containing solution is added to the oxalic acid solution to cause a reaction by a "reverse addition" method. The amount of the oxalic acid solution is preferably at least 1.05 times or more, more preferably 2.0 times or more the equivalent amount required for precipitating scandium in the scandium-containing solution as an oxalate. preferable. If the amount used is less than 1.05 times the required equivalent, it may not be possible to effectively recover the entire amount of scandium.

また、シュウ酸溶液としては、そのpHを-0.5以上1.0以下の範囲に調整したものを用いることが好ましい。特に、スカンジウム含有溶液のpHを-0.5以上1.0以下の範囲に調整する場合には、シュウ酸溶液のpHも併せて調整することで、より不純物品位を低減させることができ、高純度のスカンジウムを回収することができる。 Further, as the oxalic acid solution, it is preferable to use a solution having its pH adjusted to the range of −0.5 or more and 1.0 or less. In particular, when adjusting the pH of the scandium-containing solution to the range of -0.5 or more and 1.0 or less, the pH of the oxalic acid solution can also be adjusted to further reduce the impurity grade, resulting in a high pH. Pure scandium can be recovered.

なお、上述した例では、スカンジウム含有溶液を予め20℃以上35℃以下の温度に調整し、その温度を維持しながら、当該晶析工程S42における反応温度を20℃以上35℃以下とする態様について説明したが、これに限られない。すなわち、シュウ酸溶液にスカンジウム含有溶液を添加して反応を生じさせるときの反応温度が20℃以上35℃以下の範囲に維持されていればよい。 In the above-mentioned example, the scandium-containing solution is adjusted to a temperature of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower in advance, and the reaction temperature in the crystallization step S42 is set to 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower while maintaining the temperature. I explained, but it is not limited to this. That is, the reaction temperature when the scandium-containing solution is added to the oxalic acid solution to cause a reaction may be maintained in the range of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower.

<2-4.酸化スカンジウムの生成(焙焼)>
本実施の形態においては、上述のようにしてシュウ酸化処理を行って得られたシュウ酸スカンジウムの結晶を焙焼することによって酸化スカンジウムとする。
<2-4. Generation of scandium oxide (roasting)>
In the present embodiment, scandium oxide is obtained by roasting the crystals of scandium oxalate obtained by performing the oxalate oxidation treatment as described above.

焙焼処理は、シュウ酸化処理により得られたシュウ酸スカンジウムの結晶を水で洗浄し、また乾燥させた後に焙焼する処理である。この焙焼処理を経ることで、スカンジウムを酸化スカンジウムとして回収することができる。 The roasting treatment is a treatment in which the scandium oxalate crystals obtained by the oxalic acid oxidation treatment are washed with water, dried, and then roasted. By undergoing this roasting treatment, scandium can be recovered as scandium oxide.

特に、本実施の形態においては、上述したシュウ酸化処理における反応温度を特定の範囲として反応を生じさせているため、生成するシュウ酸スカンジウムの不純物品位が有効に低減されているとともに、その不純物品位のばらつきも抑えられている。したがって、そのようなシュウ酸スカンジウムを焙焼することで、不純物品位が低減され、かつ、不純物品位のばらつきが抑えられた、高純度なスカンジウムを含有する酸化スカンジウムを得ることができる。 In particular, in the present embodiment, since the reaction is caused by setting the reaction temperature in the above-mentioned oxalic acid oxidation treatment within a specific range, the impurity grade of the scandium oxalate to be produced is effectively reduced, and the impurity grade is reduced. Variations are also suppressed. Therefore, by roasting such scandium oxalate, it is possible to obtain scandium oxide containing high-purity scandium in which the impurity grade is reduced and the variation in the impurity grade is suppressed.

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, but for example, they may be placed in a tube 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 by the same device.

以下、本発明の実施例及び比較例を示して、本発明についてより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention. The present invention is not limited to the following examples.

(ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセス)
オートクレーブを用いてニッケル酸化鉱石を硫酸で浸出し、得られた浸出液に消石灰を添加して中和した。次いで、得られた中和後液に硫化剤を添加して硫化反応を生じさせ、ニッケルやコバルト等を硫化物として分離し、スカンジウムを含有する硫化後液を得た。
(Hydrometallurgy process of nickel oxide ore)
Nickel oxide ore was leached with sulfuric acid using an autoclave, and slaked lime was added to the obtained leachate to neutralize it. Then, a sulfurizing agent was added to the obtained neutralized liquid to cause a sulfurization reaction, and nickel, cobalt and the like were separated as sulfides to obtain a scandium-containing post-sulfurized liquid.

(イオン交換処理、中和処理)
次に、得られた硫化後液に対してキレート樹脂を用いたイオン交換処理に付し、溶液中の不純物を分離するとともに、キレート樹脂から溶離したスカンジウムを含む溶離液(スカンジウム溶離液)を得た。その後、スカンジウム溶離液に対して中和剤を添加して、水酸化スカンジウムの沈殿物を生成させた。
(Ion exchange treatment, neutralization treatment)
Next, the obtained post-sulfurized solution is subjected to ion exchange treatment using a chelate resin to separate impurities in the solution, and an eluent containing scandium eluted from the chelate resin (scandium eluent) is obtained. rice field. Then, a neutralizing agent was added to the scandium eluent to form a scandium hydroxide precipitate.

(溶媒抽出処理)
次に、水酸化スカンジウムの沈殿物に硫酸を添加して再度溶解して溶解液(スカンジウム溶解液)とし、このスカンジウム溶解液に対してアミン系抽出剤を用いた溶媒抽出処理に付し、抽残液として、大部分の不純物を除去して精製し並びにスカンジウムを濃縮させたスカンジウム溶液(スカンジウム含有溶液)を得た。
(Solvent extraction treatment)
Next, sulfuric acid is added to the precipitate of scandium hydroxide and dissolved again to obtain a solution (scandium solution), which is then subjected to solvent extraction treatment using an amine-based extractant and extracted. As the residual liquid, most of the impurities were removed and purified, and a scandium solution (scandium-containing solution) in which scandium was concentrated was obtained.

(シュウ酸化処理)
次に、得られたスカンジウム含有溶液を用いて、溶液中のスカンジウムをシュウ酸塩とするシュウ酸化処理を行った。
(Shu oxidation treatment)
Next, using the obtained scandium-containing solution, a oxalate oxidation treatment was performed using scandium in the solution as an oxalate.

具体的には、スカンジウム含有溶液に硫酸を添加してpHが0.28となるように調整し、さらに溶液中のスカンジウム濃度が4.5g/L程度になるまでに水を加えて希釈して、シュウ酸化始液を調製した。下記表1、2に示す条件下での試験1回につき500mlのシュウ酸化始液を準備した。なお、pH調整はそれぞれの試験の反応時の温度(反応温度)と同じ温度条件下で行った。当該スカンジウム含有溶液の酸化還元電位(ORP)は、銀/塩化銀電極を標準電極とする値で500mV~560mVであった。 Specifically, sulfuric acid is added to the scandium-containing solution to adjust the pH to 0.28, and water is further added until the scandium concentration in the solution reaches about 4.5 g / L to dilute the solution. , Scandium oxidation starting solution was prepared. 500 ml of Shu oxidation starting solution was prepared for each test under the conditions shown in Tables 1 and 2 below. The pH was adjusted under the same temperature conditions as the reaction temperature (reaction temperature) of each test. The redox potential (ORP) of the scandium-containing solution was 500 mV to 560 mV with a silver / silver chloride electrode as a standard electrode.

また、シュウ酸化処理に用いるシュウ酸溶液として、液量1Lあたりシュウ酸100gを溶解した溶液を準備した。 Further, as the oxalic acid solution used for the oxalic acid treatment, a solution in which 100 g of oxalic acid was dissolved per 1 L of the liquid volume was prepared.

シュウ酸化処理においては、各試験で用いるシュウ酸化始液に含まれるスカンジウムに対して2.7当量となる183ml、もしくは5.1当量となる344mlの量のシュウ酸溶液を容器に収容し、そのシュウ酸溶液の中に、シュウ酸化始液(スカンジウム含有溶液)を2.3ml/minの流量で添加して反応させた。また、その反応時における温度(反応温度)は、試験ごとに、室温(23℃)、30℃、35℃、42℃、及び50℃のいずれかで設定し、シュウ酸溶液に対するシュウ酸化始液の添加を開始してから1時間の撹拌終了まで、その温度を維持した。 In the oxalic acid treatment, a oxalic acid solution in an amount of 183 ml, which is 2.7 equivalents, or 344 ml, which is 5.1 equivalents, with respect to scandium contained in the scandium used in each test is contained in a container. An initial solution of shu oxidation (scandium-containing solution) was added to the oxalic acid solution at a flow rate of 2.3 ml / min and reacted. The temperature (reaction temperature) at the time of the reaction is set at room temperature (23 ° C.), 30 ° C., 35 ° C., 42 ° C., or 50 ° C. for each test, and the oxalic acid solution is used as the starting solution for oxalic acid. The temperature was maintained from the start of addition to the end of stirring for 1 hour.

下記表1に、各試験におけるシュウ酸溶液の当量及び反応温度の試験条件と、シュウ酸化処理に供したスカンジウム含有溶液(シュウ酸化始液)に含まれる金属成分の濃度の分析結果を示す。表1に示すように、スカンジウム含有溶液には、種々の不純物金属元素が含まれていることがわかる。 Table 1 below shows the test conditions for the equivalent of the oxalic acid solution and the reaction temperature in each test, and the analysis results of the concentration of the metal component contained in the scandium-containing solution (starting solution of oxalic acid) used for the oxalic acid treatment. As shown in Table 1, it can be seen that the scandium-containing solution contains various impurity metal elements.

Figure 2022024249000002
Figure 2022024249000002

撹拌終了後、静置して、晶析したシュウ酸スカンジウムを沈澱させた。次いで、容器内の液が残り150mlになるまで上澄みを取り、150mlの純水を投入して撹拌洗浄する洗浄操作を2回繰り返した。なお、洗浄操作はそれぞれ、シュウ酸添加時の温度(反応温度)と同じ温度条件下で行った。 After the stirring was completed, the mixture was allowed to stand to precipitate the crystallized scandium oxalate. Then, the supernatant was taken until the remaining liquid in the container was 150 ml, and the washing operation of adding 150 ml of pure water and stirring and washing was repeated twice. Each cleaning operation was performed under the same temperature conditions as the temperature at the time of adding oxalic acid (reaction temperature).

次に、洗浄後、吸引濾過装置と孔径0.45μmのメンブレンフィルターを使用して全量濾過を行い、シュウ酸スカンジウムの結晶を分離した。さらに、分離した結晶を約50g/Lのスラリー濃度になるように140mlの純水中に投入してレパルプ洗浄することを2回繰り返した。 Next, after washing, the whole amount was filtered using a suction filtration device and a membrane filter having a pore size of 0.45 μm, and crystals of scandium oxalate were separated. Further, the separated crystals were put into 140 ml of pure water so as to have a slurry concentration of about 50 g / L, and repulp washing was repeated twice.

レパルプ洗浄後、同じ吸引濾過装置とメンブレンフィルターを用いて全量濾過を行い、シュウ酸スカンジウムの結晶を回収した。その後、得られたシュウ酸スカンジウムの結晶を温度105℃の大気乾燥機で一晩乾燥させ、乾燥した結晶をICP原子吸光光度法により分析し、不純物品位を確認した。 After washing the repulp, the whole amount was filtered using the same suction filtration device and a membrane filter, and scandium oxalate crystals were recovered. Then, the obtained scandium oxalate crystals were dried overnight in an air dryer at a temperature of 105 ° C., and the dried crystals were analyzed by the ICP atomic absorption spectrophotometric method to confirm the impurity grade.

下記表2に、試験例1~試験例16において得られたシュウ酸スカンジウムの不純物品位の分析結果を示す。 Table 2 below shows the analysis results of the impurity grade of scandium oxalate obtained in Test Examples 1 to 16.

Figure 2022024249000003
Figure 2022024249000003

表2に示すように、シュウ酸化処理に際しての反応温度を20℃以上35℃以下の範囲とした試験例1~試験例10では、反応温度を35℃よりも高い条件とした試験例11~16と比べて、不純物品位を有効に低減できたとともに、同じ反応温度条件下においてシュウ酸当量等の他の条件で違いがあっても、不純物品位のばらつきを抑えることができた。試験例11~16では、不純物品位の低減効果が劣るものであっただけでなく、同じ反応温度条件下においてシュウ酸当量の条件の違いによって、不純物品位のばらつきが生じてしまった。 As shown in Table 2, in Test Examples 1 to 10 in which the reaction temperature during the oxalis oxidation treatment was in the range of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower, Test Examples 11 to 16 in which the reaction temperature was higher than 35 ° C. In addition to being able to effectively reduce the impurity grade, it was possible to suppress variations in the impurity grade even if there were differences in other conditions such as oxalic acid equivalent under the same reaction temperature conditions. In Test Examples 11 to 16, not only the effect of reducing the impurity grade was inferior, but also the impurity grade varied due to the difference in the oxalic acid equivalent conditions under the same reaction temperature conditions.

得られたシュウ酸スカンジウムに含まれる不純物品位のばらつきを確認するために、下記表3に、試験例1~試験例16の全16の例において、不純物金属元素として特に、Ni、Mn、Fe、及びAlの品位について着目したときの、反応温度を及びシュウ酸当量と不純物品位とを関係をまとめた。また、図4~図6は、下記表3に基づき、それぞれ、Ni品位(図4)、Mn品位(図5)、Fe品位(図6)と反応温度との関係を、2種類(2.7当量、5.1当量)のシュウ酸当量で比較したときのグラフ図である。 In order to confirm the variation in the impurity grade contained in the obtained scandium oxalate, in Table 3 below, in all 16 examples of Test Examples 1 to 16, the impurity metal elements were particularly Ni, Mn, Fe, and so on. And when focusing on the grade of Al, the relationship between the reaction temperature, the oxalic acid equivalent and the impurity grade was summarized. Further, FIGS. 4 to 6 show two types (2.) of the relationship between the Ni grade (FIG. 4), the Mn grade (FIG. 5), the Fe grade (FIG. 6) and the reaction temperature, respectively, based on Table 3 below. It is a graph figure when comparing with the oxalic acid equivalent of 7 equivalents, 5.1 equivalents).

Figure 2022024249000004
Figure 2022024249000004

図4~図6のグラフ図からもわかるように、反応温度が20℃以上35℃以下の範囲でシュウ酸化処理を行った場合には、シュウ酸当量がいずれの条件であっても不純物品にばらつきは生じず低品位であった。一方で、反応温度が35℃を超える条件では、シュウ酸当量の違いによって、不純物品位のばらつきが生じていることが明確にわかる。
As can be seen from the graphs of FIGS. 4 to 6, when the oxalic acid treatment is performed in the range of the reaction temperature of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower, the oxalic acid equivalent becomes an impurity product regardless of the conditions. There was no variation and the quality was low. On the other hand, under the condition that the reaction temperature exceeds 35 ° C., it can be clearly seen that the impurity grade varies due to the difference in oxalic acid equivalent.

Claims (5)

スカンジウムと、不純物金属元素とを含有する酸性溶液(スカンジウム含有溶液)からスカンジウムを回収する方法であって、
容器に収容したシュウ酸溶液に前記スカンジウム含有溶液を添加する逆添加法によりシュウ酸化処理を行い、シュウ酸スカンジウムを得る工程を含み、
前記工程では、前記シュウ酸化処理における反応温度を20℃以上35℃以下とする、
スカンジウムの回収方法。
A method for recovering scandium from an acidic solution (scandium-containing solution) containing scandium and an impurity metal element.
Including a step of obtaining scandium oxalate by performing a oxalic acid treatment by a reverse addition method in which the scandium-containing solution is added to the oxalic acid solution contained in a container.
In the step, the reaction temperature in the oxalate oxidation treatment is set to 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower.
Scandium recovery method.
前記スカンジウム含有溶液は、前記不純物金属元素として、少なくとも、鉄、ニッケル、及びマンガンからなる群から選ばれる1種以上を含有する、
請求項1に記載のスカンジウムの回収方法。
The scandium-containing solution contains at least one selected from the group consisting of iron, nickel, and manganese as the impurity metal element.
The scandium recovery method according to claim 1.
前記スカンジウム含有溶液は、ニッケル酸化鉱石を硫酸により浸出して得られた浸出液に硫化剤を添加して生成する硫化物を分離した後の溶液である、
請求項1又は2に記載のスカンジウムの回収方法。
The scandium-containing solution is a solution after separating the sulfide produced by adding a sulfide agent to the leachate obtained by leaching nickel oxide ore with sulfuric acid.
The scandium recovery method according to claim 1 or 2.
前記工程では、前記スカンジウム含有溶液のpHを-0.5以上1.0未満の範囲に調整して前記シュウ酸化処理を行う、
請求項1乃至3のいずれかに記載のスカンジウムの回収方法。
In the step, the pH of the scandium-containing solution is adjusted to a range of −0.5 or more and less than 1.0, and the shu oxidation treatment is performed.
The scandium recovery method according to any one of claims 1 to 3.
前記シュウ酸化処理に供する前記スカンジウム含有溶液には、酸化剤を添加しない、
請求項1乃至4のいずれかに記載のスカンジウムの回収方法。
No oxidizing agent is added to the scandium-containing solution to be subjected to the shu oxidation treatment.
The scandium recovery method according to any one of claims 1 to 4.
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