JP3307204B2 - レアーアースメタルの濃縮分離回収方法 - Google Patents

レアーアースメタルの濃縮分離回収方法

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浩介 村井
弘昌 薬師寺
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レアーアースメタ
ル、特にスカンジュウム(Sc)を微量含有する物質か
らのスカンジュウムの濃縮分離回収方法に関するもので
あり、スカンジュウムを微量含有する物質を酸化性雰囲
気の高温、高圧のもとで、スカンジュウムを選択的に酸
浸出した後、沈殿剤によりスカンジュウムの濃縮沈殿物
を得る方法に関するものである。
【0002】本発明は、特に鉄やアルミニュウムやシリ
コンを多く含む酸化物質からのスカンジュウムの濃縮分
離回収に有用であり、本発明によれば、スカンジュウム
をたとえば、0.001〜0.4重量%程度の微量に含
有する物質から1〜10重量%程度の高濃度のスカンジ
ュウムを含む水酸化物、炭酸化物が得られる。
【0003】
【従来の技術】スカンジュウムの用途は、高演色ランプ
として体育館やホテルなどで使用されているメタルハラ
イドランプの封入物、固体レーザー発振源としてのレー
ザー用単結晶への添加剤、ディスプレイ用ブラウン管の
長残光オレンジ色蛍光体などに使用されている。
【0004】近年、スカンジュウムの新用途として、レ
アアース化合物を酸の一種のルイス酸として活用したル
イス酸触媒としてスカンジュウムが非常に有望で、次世
代をになう新触媒として今後おおいに発展が期待されて
いる。
【0005】スカンジュウムは地殻中に5〜10ppm
程度含まれているが、スカンジュウム単独で工業的に利
用できる鉱石はほとんど無いに等しく、濃縮性に非常に
乏しいのが現状である。
【0006】スカンジュウムを微量含有する酸化物とし
ては、代表的にはスカンジュウムを0.001〜0.4
重量%程度含むタングステン、錫、ウラン製錬の残渣及
びフェロニッケル製錬スラグ、石炭の灰分、赤泥等があ
るが、商業資源として現在使用されている物は主として
タングステン、錫及びウラン製錬残渣である。
【0007】従来のスカンジュウム回収技術としては、
例えばタングステン鉱石からアルカリ処理によりタング
ステンを抽出するが、スカンジュウムは残渣中に残る。
【0008】この残渣を酸溶解してスカンジュウムを浸
出するが、このさい大気圧のもとで浸出した後、溶媒抽
出法、キレート及びイオン交換法等によりスカンジュウ
ムを分離回収している。
【0009】この方法によれば、スカンジュウムの浸出
率を上げるにはスカンジュウム以外に多量に含有されて
いる鉄やアルミニュウムが同時に浸出され、浸出液中の
鉄やアルミニュウム濃度はスカンジュウムに対し数百倍
にもなる為、酸消費量が非常に多くなるばかりか、この
方法によればシリコンも浸出され、これがゲル状となり
液のろ過を困難とするばかりか、溶媒抽出法においては
クラッド(もやもやとしたゲル状の第3相)の発生をも
たらし、キレート及びイオン交換法においては目詰まり
や通気性不良をもたらし、以後の液処理も複雑となり、
経済性の面のみならず操業上の面からも問題があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スカンジュ
ウムを微量に含有する物質からスカンジュウム以外に多
量に含有されている鉄やアルミニュウムさらにシリコン
の浸出を制御し、スカンジュウムを優先的に酸浸出し、
経済的に効率良くスカンジュウムを濃縮分離回収する方
法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は上記
不都合を回避し、スカンジュウムを微量含有する酸化物
からスカンジュウムを効率良く濃縮分離回収する為に種
々研究を重ねた結果、酸化性雰囲気の高温、高圧下で酸
浸出を行うと鉄、アルミニュウム及びシリコンの浸出が
制御される一方、スカンジュウムのほぼ全量が選択的に
効率良く浸出されることを発見した。
【0012】さらに、この浸出液は鉄やアルミニュウム
やシリコンをわずかしか含有していない為、以後の液処
理において沈殿剤によりスカンジュウムの沈殿物を得る
場合、ろ過性の良好な高温度のスカンジュウム水酸化
物、炭酸化物として回収されることを見いだし本発明に
至った。
【0013】以下本発明を詳細に説明する。
【0014】本発明におけるスカンジュウムを微量、た
とえば、0.001〜0.4重量%、好ましくは0.0
06超〜0.4重量%、さらに好ましくは、0.01〜
0.4重量%程度含有する酸化物は、スカンジュウムを
含む物であればよく、特に種類が限定されるものではな
いが、通常5〜50%の鉄、2〜10%のアルミニュウ
ム、2〜20%のシリコンが含まれている。
【0015】従ってスカンジュウムを微量含有する物質
からスカンジュウムを効率よく濃縮分離回収するには、
酸浸出時においてこれら鉄、アルミニュウム及びシリコ
ンの浸出を出来るだけ制御しスカンジュウムを選択的に
浸出する必要がある。
【0016】鉄、アルミニュウム及びシリコンの浸出を
制御するには、オートクレーブを使用し酸化性雰囲気の
高温、高圧下で酸浸出することによりなしえる。
【0017】酸浸出時の温度は150℃以上、圧力は5
kg/cm2以上が必要であり、特に220℃〜260
℃、24〜48kg/cm2の範囲が好ましい。これに
より、鉄、アルミニウム及びシリコンの浸出が抑制され
る。
【0018】酸化性雰囲気とするには、含有するFe2
3、Al23等の酸化物の作用によってもなしえる
が、オートクレーブ内に酸素あるいは空気を吹き込むこ
とで容易になしえる。
【0019】高温、高圧を維持する為にはオートクレー
ブ内に水蒸気を吹き込むことにより容易に達成される。
また、浸出反応を促進する為には、この水蒸気による蒸
気撹拌の他にインペラーによる撹拌により、1時間以内
で浸出反応を終了することが可能である。
【0020】使用される酸は硫酸、塩酸あるいは硝酸の
いずれも可能であるが、オートクレーブ材質の腐食性の
点から硫酸が最も好ましい。酸の使用量は高温、高圧下
のもとで酸浸出した後の浸出液のPHが常温において1
前後となるように調整する。
【0021】以上の条件のもとで酸浸出することによ
り、スカンジュウムの95%以上が浸出され、鉄、アル
ミニュウム及びシリコンの浸出はそれぞれ5%、10%
及び5%以下に制御される。
【0022】本発明により得られたスカンジュウムを含
有する酸浸出液は鉄、アルミニュウム、シリコン濃度が
低く、特に低シリコン濃度液が得られることから浸出液
のシリコンによる、ゲル化が制御され、この浸出液と浸
出残渣とのろ過分離性が大幅に改善される。
【0023】本発明により得られたスカンジュウムを含
有する酸浸出液を、炭酸ナトリュウム、炭酸カルシュウ
ム、炭酸アンモニュウム、水酸化ナトリュウム、水酸化
カルシュウム、アンモニア水、炭酸マグネシュウム、水
酸化マグネシュウム、酸化カルシュウム、、酸化マグネ
シュウム等のアルカリを使用して、水酸化物、炭酸化物
として沈殿物を得る。
【0024】この場合の浸出液PHは4超〜6、好まし
くは5〜6に調整することにより、スカンジュウムのほ
ぼ全量を沈殿物として回収できるが、浸出液を上述した
アルカリの作用によりまずPHを2〜4、好ましくは3
〜4としこのPHでまず鉄、アルミニュウム及びシリコ
ンを沈殿物として除去した後、さらにアルカリの作用に
よりPHを4超〜6として水酸化物あるいは炭酸化物と
して沈殿物を得ることにより、より高濃度のスカンジュ
ウム濃縮沈殿物を形成することができる。
【0025】これは、高温、高圧の酸化性雰囲気での酸
浸出により浸出された鉄は、ほぼ全量が3価の鉄として
存在する為PH4以下でほぼ全量沈殿除去が可能とな
り、またアルミニュウムもPH4以下で80%程度の沈
殿除去が可能であることによる。
【0026】さらに、シリコンはこの沈殿物が凝集剤の
作用となり、沈殿物の表面に付着することにより75%
程度が除去される。
【0027】一方、スカンジュウムはPHが4以下でほ
ぼ全量液に存在し、PH5.5で全量水酸化物あるいは
水酸化物として沈殿生成することによりスカンジュウム
の濃縮分離回収を可能とすることが出来る。
【0028】
【実施例】以下に本発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。
【0029】
【実施例1】タングステン精鉱をアルカリ処理しタング
ステンを浸出した後の浸出残渣(Fe:42%、Mn:
7%、Al:2.5%、Si:3.3%、Sc:0.0
15%)を水により25%スラリーとし、98%硫酸を
残渣1kgに対し175g加え、オートクレーブにより
温度240℃、圧力35kg/cm2で1時間浸出した
後、オートクレーブの圧力を大気圧まで下げた。
【0030】浸出後の常温での液PHは0.9であり、
Fe:1.6g/l、Al:0.4k/l、Mn:2
3.4g/l、Si:0.2g/l、Sc:0.053
g/l濃度の浸出液が得られた。
【0031】この時のScとMnの浸出率はそれぞれ9
5%と90%であり、Fe、Al、Siの浸出率はそれ
ぞれ1%、4%、2%であった。
【0032】この浸出液と残渣を23%スラリー濃度に
おいてフィルタープレスにより固液分離したところ、2
9kg/m2・Hrの残渣処理量が可能であり、その時
の含水率は38%であった。
【0033】この浸出液を炭酸カルシュウムによりPH
3.8とし、Fe、Alを炭化物として沈殿除去した。
これに伴ってSiも同時に除去された。それぞれの沈殿
除去率はFe:98%、Al:80%、Si:70%で
あった。この時のSc共沈率はわずか3%であり、ほぼ
全量液中に残った。
【0034】次に、この液を炭酸ナトリュウムによりP
H5.5としScを炭酸化物として沈殿回収した。この
時のSc沈殿回収率は100%であり、Fe、Alの全
量とSi:30%、Mn:0.3%が同時に沈殿し、S
c:9.0%、Fe:5.6%、Al:13.9%、S
i:4.0%、Mn:12.2%のSc濃縮物が得られ
た。この濃縮物はタングステン精鉱をアルカリ処理しタ
ングステンを浸出した後の浸出残渣に対し600倍のS
c濃縮倍率となった。
【0035】
【実施例2】Scを0.025%含んでいる赤泥(F
e:48%、Mn:1%、Al:2.8%、Si:3.
8%、Mg:2.2%)を水により30%スラリーと
し、98%硫酸を赤泥1kgに対し205g加え、オー
トクレーブにより温度240℃、圧力35kg/cm2
で1時間浸出した後、オートクレーブの圧力を大気圧ま
で下げた。
【0036】浸出後の常温での液PHは0.9であり、
Fe:1.5g/l、Al:0.4k/l、Mn:4.
5g/l、Mg:10.1g/l、Si:0.4g/
l、Sc:0.012g/l濃度の浸出液が得られた。
【0037】この時のScとMn及びMgの浸出率はそ
れぞれ94%と90%及び92%であり、Fe、Al、
Siの浸出率はそれぞれ0.5%、3%、2%であっ
た。
【0038】この浸出液と残渣を32%スラリー濃度に
おいてフィルタープレスにより固液分離したところ、3
3kg/m2・Hrの残渣処理が可能であり、その時の
含水率は30%であった。
【0039】この浸出液を水酸化カルシュウムによりP
H3.5とし、Fe、Alを水酸化物として沈殿除去し
た。これに伴ってSiも同時に除去された。それぞれの
沈殿除去率はFe:97%、Al:73%、Si:70
%であった。この時のSc共沈率はわずか2%であり、
ほぼ全量液中に残った。
【0040】次に、この液を水酸化ナトリュウムにより
PH5.7としScを水酸化物として沈殿回収した。こ
の時のSc沈殿回収率は100%であり、Fe、Alの
全量とSi:25%、Mn:0.5%、Mg:0.2%
が同時に沈殿し、Sc:2.1%、Fe:7.9%、A
l:18.9%、Si:5.3%、Mn:4.1%、M
g:3.5%のSc濃縮物が得られた。この濃縮物はも
との赤泥に対し840倍のSc濃縮倍率となった。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、多量に鉄やアルミニュ
ウム及びシリコンを含んでいるスカンジュウム含有物質
から鉄やアルミニュウム及びシリコンをほとんど浸出す
ることなく、スカンジュウムのほぼ全量を優先的に浸出
することが出来る為、酸の消費量が大幅に低減され経済
的効果が非常に大きいだけでなく、浸出液と浸出残渣と
のろ過分離性が良好で、操業上の面からも効率的であ
る。
【0042】さらに、スカンジュウムは水酸化物あるい
は炭酸化物として容易に分離回収できる為、高濃度のス
カンジュウム沈殿物が得られる。
【0043】本発明によって得られたスカンジュウム濃
縮沈殿物は水酸化物あるいは炭酸化物である為、酸に容
易に溶解し高濃度のスカンジュウム液が得られることか
ら、以後のキレート抽出や溶媒抽出法による、さらに9
9%以上の高純度スカンジュウム製造が容易でしかも効
率的に行える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薬師寺 弘昌 青森県八戸市大字河原木字遠山新田(番 地なし) 大平洋金属株式会社 八戸製 造所内 (56)参考文献 特開 平3−173725(JP,A) 特開 平3−115534(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 1/00 - 61/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スカンジュウムを微量含有する酸化物か
    らスカンジュウムを回収するにあたり、スカンジュウム
    を微量含有する酸化物を酸化性雰囲気で、150℃〜2
    60℃の高温、5〜48kg/cm 高圧のもとで、
    硫酸、硝酸、あるいは塩酸の水溶液中にスカンジュウム
    を選択的に浸出し、スカンジュウム含有溶液を得た後、
    液のPH調整後、スカンジュウムの濃縮沈殿物を形成す
    ることを特徴とするスカンジュウムの濃縮分離回収方
    法。
  2. 【請求項2】 スカンジュウム濃縮物を形成する為の液
    PHが4〜6であることを特徴とする請求項1記載の
    濃縮分離回収方法。
  3. 【請求項3】 スカンジュウム濃縮沈殿物が水酸化物、
    炭酸化物であることを特徴とする請求項1記載の濃縮分
    離回収方法。
JP32628295A 1995-11-22 1995-11-22 レアーアースメタルの濃縮分離回収方法 Expired - Lifetime JP3307204B2 (ja)

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