JP6623803B2 - スカンジウム回収方法 - Google Patents
スカンジウム回収方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6623803B2 JP6623803B2 JP2016021176A JP2016021176A JP6623803B2 JP 6623803 B2 JP6623803 B2 JP 6623803B2 JP 2016021176 A JP2016021176 A JP 2016021176A JP 2016021176 A JP2016021176 A JP 2016021176A JP 6623803 B2 JP6623803 B2 JP 6623803B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scandium
- solution
- extraction
- elution
- sulfuric acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- HMFCNOSAXCXHGV-UHFFFAOYSA-N CCCCC(CC)CN(CC(CC)CCCC)C(CNCC(O)=O)=O Chemical compound CCCCC(CC)CN(CC(CC)CCCC)C(CNCC(O)=O)=O HMFCNOSAXCXHGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Description
図1は、本実施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、ニッケル酸化鉱を硫酸等の酸により浸出して得られた、スカンジウム及び不純物を含有する酸性溶液から、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簡便に且つ効率よく回収するものである。
<2−1.ニッケル酸化鉱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。
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。
中和工程S12は、上述した浸出工程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。この中和工程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。
硫化工程S13は、上述した中和工程S12により得られた中和後液に硫化剤を添加してニッケル硫化物と硫化後液とを得る工程である。この硫化工程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。
上述したように、ニッケル酸化鉱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。
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。
必須ではないが、吸着工程S21でスカンジウムを吸着したキレート樹脂からスカンジウムを溶離するのに先立ち、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アルミニウム除去工程S22を行うことが好ましい。アルミニウム除去工程S22を行うことで、スカンジウムをキレート樹脂に吸着させつつ、アルミニウムをキレート樹脂から除去できる。
スカンジウム溶離工程S23では、スカンジウムが吸着されたキレート樹脂に0.3N以上3N以下の硫酸を接触させ、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以下の範囲に維持することが好ましく、0.5N以上2N以下の範囲に維持することがより好ましい。
必須ではないが、キレート樹脂を再利用できるようにするため、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を行うことが好ましい。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ず、キレート樹脂を再利用する際に支障を生じる可能性がある。
次に、スカンジウム抽出工程S3では、スカンジウム溶離工程S23により得られたスカンジウム溶離液を、アミド誘導体を含むスカンジウム抽出剤による溶媒抽出に付すことにより、その抽残液中の不純物を抽出後液(水相)中に残し、スカンジウムを抽出剤(有機相)に分配することで、スカンジウムと不純物とを分離し、さらにスカンジウムを含む抽出液(有機相)と硫酸とを接触させて、スカンジウムを含有する逆抽出液(水相)を得る。
必須ではないが、溶離液中スカンジウム濃度が著しく低い場合は、水酸化ナトリウムによる中和、硫酸による溶解を行い、スカンジウムの濃縮を行っても良い。濃縮工程S31を経ることで、スカンジウム含有溶液を減容化することができ、結果として、スカンジウム抽出剤の使用量を抑えることができる。
必須ではないが、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する前に、スカンジウム溶離液に不純物として含まれる三価鉄を二価鉄に還元する還元処理S32を行うことが好ましい。この還元処理S32を行うことで、後のスカンジウム抽出工程S33において、不純物である鉄の抽残液(水相)への選択率が高まり、結果として、回収されるスカンジウムの品位(純度)を高めることができる。
スカンジウム抽出工程S33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、有機溶媒中にスカンジウムを選択的に抽出し、スカンジウムを含む有機溶媒(有機相)と、不純物を含有する抽残液(水相)とを得る。本実施形態に係るスカンジウムの回収方法では、このスカンジウム抽出工程S33において、アミド誘導体を含むスカンジウム抽出剤を用いた溶媒抽出を行うことを特徴としている。アミド誘導体を含むスカンジウム抽出剤を用いて溶媒抽出処理を行うことにより、スカンジウム含有溶液に含まれる種々の金属(アルミニウム、鉄等)を、不純物として分離することができる。
スカンジウム抽出剤を構成するアミド誘導体は、スカンジウムとの選択性が高いという特徴を有する。このようなアミド誘導体として、下記一般式(I)で表される物が挙げられる。アミドの骨格にアルキル基を導入することによって、親油性を高め、抽出剤として用いることができる。
上記アミド誘導体を用いてスカンジウムイオンを抽出するには、目的のスカンジウムイオンを含む酸性水溶液を調整しながら、この酸性水溶液を、上記アミド誘導体を含む有機溶液に加えて混合する。これによって、有機相に目的のスカンジウムイオンを選択的に抽出することができる。
スカンジウム逆抽出工程S34では、スカンジウム抽出工程S33にてスカンジウムを抽出した有機溶媒から、スカンジウムを逆抽出する。具体的に、スカンジウム逆抽出工程S34では、アミド誘導体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、スカンジウム抽出工程S33における抽出処理とは逆の反応を生じさせてスカンジウムを逆抽出し、スカンジウムを含む逆抽出後液(水相)を得る。
次に、スカンジウム回収工程S4では、スカンジウム抽出工程S3で得られた逆抽出液からスカンジウムを回収する。
スカンジウム抽出工程S3で得られた逆抽出液中のスカンジウム濃度が低い場合、逆抽出後液(水相)に対し、水酸化ナトリウムによる中和、硫酸による溶解を行い、スカンジウムの濃縮を行うことが好ましい。
シュウ酸スカンジウム析出工程S42は、逆抽出後液(水相)あるいは濃縮工程S41後の濃縮液に対して所定量のシュウ酸を加え、シュウ酸スカンジウムの固体として析出、沈殿させて液相から分離する工程である。
焙焼工程S43は、シュウ酸スカンジウム析出工程S43で得られたシュウ酸スカンジウムの沈殿物を水で洗浄し、乾燥させた後に、焙焼する工程である。この焙焼工程S43における焙焼処理を経ることで、スカンジウムを極めて高純度な酸化スカンジウムとして回収することができる。
[実施例1]
〔湿式製錬処理工程S1〕
(浸出工程S11)
まず、ニッケル酸化鉱を特許文献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た。
続いて、得られた浸出液のpHを調整して不純物を除去した。
その後、不純物除去後の浸出液に硫化剤を添加し、固体であるニッケル硫化物を除去して硫化後液を用意した。この硫化後液をスカンジウム含有溶液(抽出前元液)とする。なお、表1に硫化後液の組成を示す。
(吸着工程S21)
次に、得られた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た。本実施例では、キレート樹脂として、イミノジ酢酸を官能基とする樹脂を用いた。
次に、スカンジウムが吸着されたキレート樹脂に0.05N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した。
次に、スカンジウムが吸着されたキレート樹脂に0.5Nの硫酸を接触させ、スカンジウム溶離液を得た。
抽出前元液に硫化水素ガスを吹き込み、不純物として含有する鉄イオンの価数を3から2に還元した。
(1)アミド誘導体D2EHAGの合成
アミド誘導体の一例として、上記一般式(I)で表されるグリシンアミド誘導体、すなわち、2つの2−エチルヘキシル基を導入したN−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノカルボニルメチル]グリシン(N−[N,N−Bis(2−ethylhexyl)aminocarbonylmethyl]glycine)(あるいはN,N−ジ(2−エチルヘキシル)アセトアミド−2−グリシン(N,N−di(2−ethylhexyl)acetamide−2−glycine)ともいい、以下「D2EHAG」という。)を合成した。
次に、無水硫酸ナトリウムを適量(約10〜20g)加え、脱水した後、ろ過し、黄色液体29.1gを得た。この黄色液体(反応生成物)の構造を、核磁気共鳴分析装置(NMR)を用いて同定したところ、上記黄色液体は、2−クロロ−N,N−ジ(2−エチルヘキシル)アセトアミド(以下「CDEHAA」という。)の構造であることが確認された。なお、CDEHAAの収率は、原料であるジ(2−エチルヘキシル)アミンに対して90%であった。
還元工程S32を行った後の還元液50リットルを抽出始液とし、これに、D2EHAGに溶剤(丸善石油株式会社製,スワゾール1800)を加えてD2EHAGの濃度を20体積%に調整した有機溶媒100リットルを混合させて室温で60分間撹拌して溶媒抽出処理を施し、スカンジウムを含む有機溶媒(有機相)を得た。
続いて、抽出有機相に、濃度1mol/Lの硫酸溶液を、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S34を施し、スカンジウムを水相(水相)に逆抽出した。
〔濃縮工程S41〕
次に、得られた逆抽出液に、水酸化ナトリウム水溶液をpHが6.8になるまで加え、水酸化澱物を作製し、よく洗浄した後、硫酸で溶解することで、次工程の始液を得た。
次に、得られた始液に対して、その始液に含まれるスカンジウム量に対して計算量で2倍となる量のシュウ酸二水和物(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殿を生成させた。このときの溶液のpHは、1.0であった。
次に、得られたシュウ酸スカンジウムの沈殿を吸引濾過し、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1100℃に維持して焙焼(焼成)させ、酸化スカンジウムを得た。
湿式製錬処理工程S1及びスカンジウム溶離工程S2を経て得られたスカンジウム溶離液に、シュウ酸二水和物の添加量が始液に含まれるスカンジウム量に対して計算量で1.2倍となる量であり、シュウ酸添加後の溶液のpHが0であったこと以外は実施例1と同様の手法でスカンジウム回収工程S5を行った。そして、焙焼(焼成)した後の酸化スカンジウムに含まれるスカンジウムの品位(純度)を測定した。
[試験例2−1]還元工程S32の効果
還元工程S32の効果を検証するため、D2EHAGを用いたときのスカンジウム、二価鉄及び三価鉄の抽出挙動を調べた。
実施例1と同様の手法にて湿式製錬処理工程S1、スカンジウム溶離工程S2、不純物抽出工程S3及び還元工程S32を行った。これらの工程を経て、表6に示す組成のスカンジウム抽出前元液を得た。
S2 スカンジウム溶離工程
S3 スカンジウム抽出工程
S4 スカンジウム回収工程
Claims (5)
- スカンジウムを含有する溶液をイオン交換樹脂に通液し、前記スカンジウムを前記イオン交換樹脂に吸着させる吸着工程と、
前記イオン交換樹脂に硫酸溶液を通液し、前記イオン交換樹脂から前記スカンジウムを溶離し、溶離後液を得る溶離工程と、
前記溶離工程の後、前記スカンジウムを含有する溶液を、アミド誘導体を含むスカンジウム抽出剤を用いた溶媒抽出に付し、不純物を含有する水相とスカンジウムを含有する有機相とに分離するスカンジウム抽出工程とを含み、
さらに、
前記スカンジウムを含有する有機相を逆抽出に付し、スカンジウム逆抽出液を得るスカンジウム逆抽出工程と、
前記スカンジウム逆抽出工程の後、前記スカンジウムを含有する溶液に前記スカンジウムをシュウ酸スカンジウムとして析出させるのに必要な当量の1.5倍以上3.0倍以下のシュウ酸を加え、溶液のpHを0以上1.0以下としてシュウ酸スカンジウムを析出させる析出工程と、
前記シュウ酸スカンジウムを酸化して酸化スカンジウムを得る酸化工程と、を含む、
スカンジウム回収方法。 - 前記溶離工程の後、前記溶離後液を濃縮する濃縮工程をさらに含み、
前記スカンジウム抽出工程は、前記濃縮工程の後に行われる、請求項1に記載のスカンジウム回収方法。 - 前記溶離後液は、不純物として三価鉄を含み、
前記溶離工程の後、前記スカンジウムを含有する水相に含まれる前記三価鉄を二価鉄に還元する還元工程をさらに含み、
前記スカンジウム抽出工程は、前記還元工程の後に行われる、請求項1又は2に記載のスカンジウム回収方法。 - 前記吸着工程において前記イオン交換樹脂に通液される溶液は、ニッケル酸化鉱を高温高圧下で硫酸を用いて浸出した酸溶液である、請求項1から4のいずれかに記載のスカンジウム回収方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016021176A JP6623803B2 (ja) | 2016-02-05 | 2016-02-05 | スカンジウム回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016021176A JP6623803B2 (ja) | 2016-02-05 | 2016-02-05 | スカンジウム回収方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017137553A JP2017137553A (ja) | 2017-08-10 |
JP6623803B2 true JP6623803B2 (ja) | 2019-12-25 |
Family
ID=59566448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016021176A Active JP6623803B2 (ja) | 2016-02-05 | 2016-02-05 | スカンジウム回収方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6623803B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5595554B1 (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-24 | 国立大学法人九州大学 | ニッケル、コバルト及び/又はスカンジウムを含有する酸性溶液から不純物を分離する方法 |
JP5652503B2 (ja) * | 2013-05-10 | 2015-01-14 | 住友金属鉱山株式会社 | スカンジウム回収方法 |
-
2016
- 2016-02-05 JP JP2016021176A patent/JP6623803B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017137553A (ja) | 2017-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2014148431A1 (ja) | ニッケル、コバルト及び/又はスカンジウムを含有する酸性溶液から不純物を分離する方法 | |
JP6004023B2 (ja) | スカンジウムの回収方法 | |
JP2016108664A (ja) | 高純度スカンジウムの回収方法 | |
JP6852599B2 (ja) | スカンジウムの精製方法 | |
CA3017299C (en) | Scandium purification method | |
JP6439530B2 (ja) | スカンジウムの回収方法 | |
JP6798078B2 (ja) | イオン交換処理方法、スカンジウムの回収方法 | |
WO2017135245A1 (ja) | スカンジウム回収方法 | |
AU2016374348B2 (en) | Method for recovering scandium | |
JP6172099B2 (ja) | スカンジウムの回収方法 | |
WO2016084830A1 (ja) | 高純度スカンジウムの回収方法 | |
JP6623803B2 (ja) | スカンジウム回収方法 | |
JP6922478B2 (ja) | スカンジウムの精製方法 | |
WO2021059942A1 (ja) | スカンジウムの回収方法 | |
JP7327276B2 (ja) | スカンジウムの回収方法 | |
WO2018097001A1 (ja) | スカンジウムの精製方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180530 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190308 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190326 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190524 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191029 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191111 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6623803 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |