JP7846420B2 - スカンジウムの回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、スカンジウム（Ｓｃ）の回収方法に関し、より詳しくは、高炉スラグ、製鋼スラグまたは電炉スラグからのスカンジウムを回収しつつ、スカンジウムとそれ以外の希土類元素（Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｅｌｅｍｅｎｔ，ＲＥＥと称することもある）の粗分離も行う、スカンジウムの回収方法に関する。

スカンジウムは、高強度合金や燃料電池の電極材料等、多様な材料に対する添加材として利用されており、産業的価値の高い元素である。また、スカンジウム鉱石の埋蔵地域は偏在しており、その供給量が世界的に少なく、スカンジウムは希少価値が高い。しかしながら、スカンジウムは社会情勢の変化による価格変動が激しいという問題があった。したがって、スカンジウムを安定かつ大量に供給する方法の確立は産業の発展において重要である。

ところで、鉄鋼の生産量は金属生産全体の大半を占めており、副生物として生産される鉄鋼スラグの生産量も非常に大きい。例えば、日本国では年間約１億トン程度の粗鋼が生産されており、この副生物として高炉スラグは年間約２３００万トン、製鋼スラグは年間約１２００万トン、電炉スラグは年間約３００万トンずつ生産される。これらの鉄鋼スラグの原料となる鉄鉱石、石炭、石灰石や鉄スクラップには、スカンジウムを含む微量の希土類元素が含まれており、製鉄プロセスを経て鉄鋼スラグへと含有される。

スカンジウムを効率よく得るために、種々の検討がこれまでにもなされている。
特許文献１では、スカンジウムを高品位で効率よく回収することを目的としており、ニッケル酸化鋼を出発原料として、当該原料に含まれるニッケル、アルミニウム、クロムと、スカンジウムとを分離した上で、分離されたＳｃ溶離液からさらに抽出、逆抽出、沈殿、乾燥、焙焼の分離操作を経て、酸化Ｓｃを得ることを提案している。
特許文献２では、フライアッシュに含まれている貴金属元素およびスカンジウムを含む希土類元素を分離して回収することを目的としており、第１のプロセスで貴金属を分離し、第２のプロセスで希土類元素を分離することを提案している。
特許文献３では、スズ精錬工程から排出されたスズスラグから、スカンジウムを含む希土類金属を回収することを目的としており、スズスラグに含まれる、希土類金属以外の成分、すなわち、放射性物質、鉄、アルミニウムおよびその他金属を分離し、最終的に希土類金属の塩または酸化物を得ることに特化した方法を提案している。
特許文献４では、鉄鋼スラグからスカンジウムを含む希土類元素を磁気分離と湿式精錬により回収する方法が示されている。特許文献４に記載されている希土類元素の浸出方法は、食塩水やキレート剤、０．１ｍｏｌ／Ｌの塩酸または硝酸などを利用するものであった。

特許第５６５２５０３号公報 特許第６１５９７３１号公報 特許第５８２５０７４号公報 特開２０１８－５３０６７３号公報

鉄鋼スラグには、スカンジウムを含む微量の希土類元素が含まれているが、鉄鋼スラグの主成分はケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）等である。これらの主成分元素を分離してスカンジウムを回収できるプロセスの構築が必要である。

加えて、希土類元素は、後段で詳述するとおり、スカンジウムを含む１７種類の元素が含まれており、スカンジウムとスカンジウム以外の希土類元素とを分離することが要求される。希土類元素ごとの化学的性質の差異を利用して、スカンジウムを分離・精製することが可能であるが、この分離・精製の過程を効率化することは、コストを含めて工業生産管理の観点から非常に重要である。

つまり、鉄鋼スラグには、産業的に価値の高いスカンジウムが含まれているが、Ｓｃ以外の希土類元素やスラグの主成分となる元素も含まれており、鉄鋼スラグからスカンジウムだけを効率的に分離して回収することが望まれる。

特許文献１～３は、スカンジウムを含む希土類元素の分離に関するものであるが、出発原料が鉄鋼スラグではない。これらの先行技術が対象としてきた原料と鉄鋼スラグとでは酸に対する浸出特性や分離すべき主成分元素の種類や濃度も異なる。したがって、これらの先行技術を用いて、鉄鋼スラグ中の希土類元素、特にスカンジウムを、効率的に回収することは困難であった。

また、特許文献４は、鉄鋼スラグからスカンジウムを含む希土類元素だけでなく、希土類元素以外の金属塩等も分離することを目的とするものであるが、具体的なプロセス条件はその目的に対して最適とはいえない。具体的には、鉄鋼スラグからの浸出プロセスでは、「食塩水やキレート剤、酸（０．１ｍｏｌ／ＬのＨＣｌまたはＨＮＯ_３）」のみを用いているが、鉄鋼スラグは塩基性を有し、その塩基性の程度も変化するため、固定された酸濃度（０．１ｍｏｌ／Ｌ）では、鉄鋼スラグと酸の量比によって浸出効率が大きく変化する問題がある。

上記のとおり、鉄鋼スラグからスカンジウムを工業的に回収する方法は十分に確立されているとはいえず、より適切な方法が求められている。
本発明は、鉄鋼スラグからスカンジウムを回収しつつ、スカンジウムとそれ以外の希土類元素の粗分離も行う、スカンジウムの回収方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、鉄鋼スラグに含まれるスカンジウムをｐＨ制御しながら酸で浸出できること、およびその浸出を行うｐＨの範囲の違いによってスカンジウムとスカンジウム以外の希土類元素の溶出挙動が異なることを見出した。これを利用して、鉄鋼スラグからのスカンジウムの浸出を、異なるｐＨの範囲で複数回行うことにより、鉄鋼スラグからスカンジウムを回収しつつ、スカンジウムとそれ以外の希土類元素の粗分離ができることに想到して、本発明を完成するに至った。尚、一般に、元素の溶解度には違いがあり、これはまたｐＨにも依存するということは知られているが、ＣａＯやＳｉＯ_２を主成分とする鉄鋼スラグの酸による浸出において、所定のｐＨに制御することによって、希土類元素間で浸出率の差があることは、明らかにはされていなかった。

さらに、上記浸出工程で得たスカンジウム含有浸出液を、固相抽出工程と溶媒抽出工程のうち１つまたは両方からなる抽出工程に供し、スカンジウムを鉄、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ケイ素などの鉄鋼スラグの主成分から分離してスカンジウム濃縮液を作製し、これに沈殿剤を加える沈殿工程でスカンジウムの沈殿物を作製し、これを焙焼してスカンジウムの酸化物を得る焙焼工程を経ることで高純度のスカンジウムを回収できる。

すなわち、本発明では、以下の態様を含む。
（１）
製鉄プロセスにより生成された鉄鋼スラグからスカンジウム（Ｓｃ）を回収する方法であって、
前記鉄鋼スラグに第１の酸を接触させて得られる浸出液のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように調整して第１の浸出液を得る浸出工程１と、
前記第１の浸出液から固形分を分離する第１の固液分離工程と、
前記第１の固液分離工程で分離された固形分に第２の酸を接触させて得られる浸出液のｐＨを浸出工程１よりも低い第２のｐＨ範囲内となるように調整して第２の浸出液を得る浸出工程２と、
を含み、
ここで前記第１の酸および前記第２の酸は硝酸または硫酸を含み、
前記第１のｐＨ範囲は１．１以上、６．７未満であり、第２のｐＨ範囲は‐１．０以上である
ことを特徴とする、スカンジウムの回収方法。
（２）
前記浸出工程１および／または前記浸出工程２において、前記第１の浸出液及び／または前記第２の浸出液のｐＨをモニターしながら、酸または塩基を添加してｐＨを調整する、（１）に記載のスカンジウムの回収方法。
（３）
前記浸出工程２における第２のｐＨ範囲が、－０．５以上～３．３以下であることを特徴とする、（１）または（２）に記載のスカンジウムの回収方法。
３（４）
前記第１の酸として硫酸を用いる、（１）～（３）のいずれか１項に記載のスカンジウムの回収方法。
（５）
前記浸出工程１の最終ｐＨが、３．６以上～６．７未満であることを特徴とする、（４）に記載のスカンジウムの回収方法。
（６）
前記浸出工程１の最終ｐＨが、３．６以上～５．３以下であることを特徴とする、（４）に記載のスカンジウムの回収方法。
（７）
前記第１の酸として硝酸を用いる、（１）～（３）のいずれか１項に記載のスカンジウムの回収方法。
（８）
前記浸出工程１の最終ｐＨが、３．４以上～６．０未満であることを特徴とする、（７）に記載のスカンジウムの回収方法。
（９）
前記浸出工程１の最終ｐＨが、３．４以上～４．０以下であることを特徴とする、（７）に記載のスカンジウムの回収方法。
（１０）
前記第１の浸出液および／または前記第２の浸出液に、それぞれ塩基または酸を加えてｐＨを調整して、第１のｐＨ調整浸出液および／または第２のｐＨ調整浸出液を得る工程と、
前記第１のｐＨ調整浸出液および／または前記第２のｐＨ調整浸出液を、それぞれ溶媒抽出と固相抽出のいずれか１つまたは両方により処理して、第１の元素濃縮液および／または第２の元素濃縮液を得る抽出工程と、
を含む、（１）～（９）のいずれか１項に記載のスカンジウムの回収方法。
（１１）
前記第１の元素濃縮液および／または前記第２の元素濃縮液に、それぞれ沈殿剤を加えて、第１の沈殿物および／または第２の沈殿物を得る沈殿工程を含む、（１０）に記載のスカンジウムの回収方法。
（１２）
前記第１の沈殿物および／または前記第２の沈殿物を、それぞれ焙焼して、第１の酸化物および／または第２の酸化物を得る焙焼工程を含む、（１１）に記載のスカンジウムの回収方法。
（１３）
前記第１の沈殿物および／または前記第２の沈殿物を、それぞれ乾燥する乾燥工程を含む、（１２）に記載のスカンジウムの回収方法。
（１４）
前記抽出工程で用いる溶媒抽出剤がアミン系と有機リン酸系とカルボン酸系のいずれかの抽出剤であることを特徴とする、（１０）～（１３）のいずれか１項に記載のスカンジウムの回収方法。
（１５）
前記抽出工程で用いる固相抽出剤がイミノジ酢酸を官能基とする樹脂であることを特徴とする、（１０）～（１４）のいずれか１項に記載のスカンジウムの回収方法。
（１６）
前記沈殿工程で用いる沈殿剤がシュウ酸、炭酸、酒石酸または塩基のいずれかであることを特徴とする、（１０）～（１５）のいずれか１項に記載のスカンジウムの回収方法。
（１７）
前記鉄鋼スラグが高炉スラグである、（１）～（１６）のいずれか１項に記載のスカンジウムの回収方法。
（１８）
前記第２の浸出液は、スカンジウムがスカンジウム以外の希土類元素に対して濃縮されていることを特徴とする（１）～（１７）のいずれか１項に記載のスカンジウムの回収方法。

本発明によれば、鉄鋼スラグ中のスカンジウムを回収しつつ、スカンジウムとそれ以外の希土類元素の粗分離を行うことが可能なスカンジウムの回収方法が提供される。複数の浸出工程でのｐＨ制御により、異なる希土類元素（スカンジウムとそれ以外の希土類元素）が浸出するようにコントロールすることができるため、浸出工程に続く、精製工程の負担を軽減することが可能となる。さらに、浸出液のｐＨを特定の範囲から選択することにより、鉄鋼スラグからのスカンジウムの回収率、および/または、スカンジウムとそれ以外の希土類元素との粗分離率（精製率）を高めることもできる。

図１は、希土類元素の回収方法の一例を説明するフローチャートである。 図２は、固相抽出工程の一例を説明するフローチャートである。 図３は、浸出液のｐＨと希土類元素の浸出率の関係の一例を示した図である。 図４は、実施例で使用した鉄鋼スラグの粒径分布を示した図である。 図５は、実施例および比較例の浸出工程を概略的に示した図である。 図６は、スカンジウムとそれ以外の希土類元素とを分離する効果の確認方法の手順を示した図である。

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施形態」という）について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において適宜変更を加えて実施することができる。

希土類元素の用語に含まれる元素の定義は複数存在するが、本開示に示される希土類元素の用語の定義は、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）からなるランタノイド（Ｌｎ）にイットリウム（Ｙ）とスカンジウム（Ｓｃ）を加えた計１７元素を含む元素群とする。

本開示に示される鉄鋼スラグは、製銑工程で生じる高炉スラグと製鋼工程で生じる製鋼スラグおよび電炉で生じる電炉スラグを含む用語と定義する。

図１および図２は、スカンジウムの例示的な回収方法を説明するためのフロー図である。スカンジウムの回収方法は、鉄鋼スラグを硫酸、硝酸、塩酸等の酸により浸出して得られた浸出液を精製工程に導入して、鉄鋼スラグの主成分であるアルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ケイ素等の元素及びスカンジウム以外の希土類元素を分離して、スカンジウムを回収するものである。

本発明の第一の特徴は、鉄鋼スラグからのスカンジウムの浸出を、異なるｐＨの範囲で複数回行うことにより、鉄鋼スラグからスカンジウムを回収しつつ、スカンジウムとそれ以外の希土類元素の粗分離を行う点である。典型的には、浸出工程１において、鉄鋼スラグに酸を接触させて、得られる浸出液のｐＨを制御することによって、少なくとも一部の希土類元素（主にスカンジウム以外の希土類元素）を浸出する。浸出工程２において、浸出工程１で生じた固形分（残渣）に酸を接触させて、得られる浸出液のｐＨを浸出工程１とは異なるｐＨ範囲内（浸出工程１よりも低いｐＨ）になるように制御することによって、浸出工程１で浸出されたものとは異なる希土類元素（主にスカンジウム）を浸出する。これにより、スカンジウムを回収しつつ、スカンジウムとそれ以外の希土類元素の粗分離も行うことができる。なお、ここで「主に・・浸出される」とは、スカンジウムとそれ以外の希土類元素のいずれか一方が他方よりも高い浸出率で浸出されることを意味する。
必須の態様ではないが、本発明の第二の特徴は、浸出工程１、浸出工程２で得た浸出液中の元素（典型的にはスカンジウムやそれ以外の希土類元素）を、それぞれ、固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’と溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’のいずれか１つまたは両方を含む抽出工程Ｍ、Ｍ’で精製する点である。

本発明の方法を用いることで、鉄鋼スラグからスカンジウムを含む希土類元素を浸出することができる。したがって、鉄鋼スラグ中のスカンジウムを含む希土類元素を回収でき、鉄鋼スラグのような多くの不純物を含有する原料からであっても、高純度のスカンジウムを含む希土類元素を回収できる。また、浸出工程１と浸出工程２において、スカンジウムとそれ以外の希土類元素の粗分離を同時に行うことができる。これにより、精製工程の負担を軽減してより低コストに希土類元素を回収できる。特に、希土類元素の中でも産業的価値の高いＳｃを希土類元素回収工程全体の初期段階である浸出工程で粗分離することもできる。

なお、必須の態様ではないが、浸出工程Ｋに先立ち、鉄鋼スラグを粉砕して表面積を大きくしてもよい。あるいは、溶解した鉄鋼スラグを冷却する際に水砕処理することで表面積の大きい微粒状の水砕スラグを生産してもよい。鉄鋼スラグの表面積を大きくすることで、鉄鋼スラグ中のスカンジウムを含む希土類元素の浸出率を高めることができる。

＜浸出工程１、Ｋ＞
浸出工程１（図１では、Ｋ）では、鉄鋼スラグを酸に浸漬し、主にスカンジウム以外の希土類元素を溶媒に浸出する。相対的に、スカンジウムは主に残渣に含まれる。より詳細には、鉄鋼スラグに第１の酸を接触させて得られる浸出液のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように調整して第１の浸出液を得る。ｐＨの調整は、鉄鋼スラグに酸を接触させて得られる浸出液のｐＨをモニターしながら、酸または塩基の追加添加量を制御することにより実施することができる。酸としては、無機酸および有機酸が挙げられ、無機酸が好ましい。無機酸の具体例としては、硫酸、硝酸、塩酸が挙げられ、希土類元素の浸出率の観点からは塩酸および硝酸が好ましく、希土類元素の分離比、典型的にはＳｃとＳｃ以外の希土類元素の分離比の観点からは硫酸および硝酸が好ましい。図３は、浸出液の最終ｐＨと希土類元素の浸出率の関係を示したものであり、希土類元素を、ＳｃとＳｃ以外で区別してプロットしている。浸出液として、硝酸のみ、硫酸のみ、硝酸と硫酸の混酸３種（硝酸体積：硫酸体積＝９：１、５：５、１：９）のそれぞれのチャートを示す。なお、表１～５は、各チャートでの数値データを抜粋したものである。

図３のチャートおよび表１～５のデータに基づき、本件発明者らは以下の知見を得た。まず、酸の種類、すなわち、硝酸、硫酸、およびそれらの混酸の違いによらず、ほぼ同様の挙動を示す。具体的には、ｐＨが概ね６．７未満の範囲でＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率の差が開き始めること、ｐＨが概ね１．１以上の範囲まで当該浸出率の差が認められる。さらに、ｐＨが１．１以上、６．６未満の範囲は、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率の差がおよそ０．１％以上であり、好ましい。また、ｐＨが３．０以上、５．３以下の範囲では、浸出率の差がおよそ５．０％以上であり、より好ましい。

これらの知見に基づき、浸出液のｐＨを制御することで、化学的物性の類似する希土類元素のうち、少なくとも一部の希土類元素、一例としてはＳｃ、のみを固相（残渣）に残し、その他の希土類元素、一例としてはＳｃ以外の希土類元素、を液相（溶媒）に浸出できる。酸は、希土類元素の高い浸出率を得る観点から強酸であることが好ましい。同様の観点から、酸のｐＫ_aは－２以下であることが好ましい。酸は、一種または二種以上を使用することができる。酸の濃度は、所望のｐＨが得られる範囲で適当に選択することができ、特に制限されるものではない。入手性や操作性を考慮して、硝酸の酸濃度は、０．１ｍｏｌ/Ｌ以上１７．１ｍｏｌ/Ｌ以下であってもよく、硫酸の酸濃度は、０．１ｍｏｌ/Ｌ以上１８．７ｍｏｌ/Ｌ以下であってもよい。
本実施態様では、前記第１の酸は硝酸または硫酸を含み、第１のｐＨ範囲は１．１以上、６．７未満である。第１のｐＨ範囲は、所望する浸出率の差が得られるように適宜調整してもよい。具体的な数値は後述する。

浸出工程１（Ｋ）を行う具体的な方法を以下に例示する。浸出反応容器内に鉄鋼スラグを装入し、第１の酸を添加する。このとき、鉄鋼スラグと酸の固液比（質量比）は、１対１～１対１００が好ましい。添加する酸のｐＨは、１．０以下としてよい。鉄鋼スラグには、１０～７０質量％のカルシウムやマグネシウムの酸化物や水酸化物が含有されているので、これらにより中和されることを見込んで、初期に添加する酸の量とｐＨを決めればよい。ｐＨをモニターする方法としては、鉄鋼スラグに酸を接触させて得られた浸出液にｐＨセンサーを浸漬して、随時、浸出液のｐＨをモニターする方法が挙げられる。また、適宜、攪拌等を行い、浸出液のｐＨが均一となるようにすることが好ましい。また、浸出液温度が、１５～３５℃の常温、かつ、圧力が１０１３ｈｐａ程度の常圧である条件下でも希土類元素を十分に浸出できるが、浸出速度を高めるために加熱または加圧しながら希土類元素を浸出してもよい。
浸出液のｐＨが目標とする最終ｐＨより高いときは、ｐＨ値をモニターしながら、酸を少量ずつ添加して、最終ｐＨに調整することができる。一方、浸出液のｐＨが目標とする最終ｐＨより低いときは、ｐＨ値をモニターしながら、鉄鋼スラグまたは塩基性物質を少量ずつ添加して、最終ｐＨに調整してもよい。なお、本開示において浸出液の最終ｐＨとは、酸または塩基の添加後、ｐＨの変化速度が１／分以下となった時点でのｐＨである。塩基性物質としては、特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。
浸出工程１（Ｋ）の最終ｐＨは、目的に応じて、適宜決めることができ、第１のｐＨ範囲内から選択してもよく、例えば上限値７．０未満、６．０、５．５、５．０、４．５、または４．０と、下限値０．０、１．０、１．５、２．０、２．５、または３．０との任意の組み合わせにより構成される範囲から選択してもよい。スカンジウムとそれ以外の希土類元素の分離の観点では、第１の酸の種類に応じて、最終ｐＨを適宜調整してもよい。
また、図３に示すように、酸の種類、すなわち、硝酸、硫酸、およびそれらの混酸の違いによらず、スカンジウムとそれ以外の希土類元素の分離挙動はほぼ同様である。そのため、硝酸、硫酸、これらの混合酸を用いて、ｐＨ範囲を１．１以上、６，７未満としてもよい。このｐＨ範囲で、Ｓｃ以外の希土類元素の浸出率が異なり、Ｓｃのみを固相（残渣）に残し、Ｓｃ以外の希土類元素を液相（溶媒）に浸出することができる。さらに、ｐＨが１．１以上、６．６未満の範囲であることが好ましい。このｐＨ範囲は、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率の差をおよそ０．１％以上とすることができる。また、ｐＨが３．０以上、５．３以下の範囲であることがさらに好ましい。このｐＨ範囲は、浸出率の差をおよそ５．０％以上とすることができる。
第１の酸として硝酸を用いる場合、ｐＨが１．２以上、６．０未満であってもよく、このｐＨ範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率の差をおよそ１．０％以上とすることができる。また、ｐＨ３．４以上、４．０以下の範囲がより好ましい。この範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率をおよそ１０．０％以上とすることができる。
第１の酸として硫酸を用いる場合、ｐＨが１．１以上、６．７未満の範囲であってもよく、このｐＨ範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率の差をおよそ１．０％以上とすることができる。また、ｐＨ３．６以上、５．３以下の範囲がより好ましい。この範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率をおよそ１０．０％以上とすることができる。
第１の酸として混酸（硝酸９：硫酸１）を用いる場合、ｐＨが１．２以上、６．０未満であってもよく、このｐＨ範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率の差をおよそ１．０％以上とすることができる。また、ｐＨ３．４以上、４．０以下の範囲がより好ましい。この範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率をおよそ１０．０％以上とすることができる。
第１の酸として混酸（硝酸５：硫酸５）を用いる場合、ｐＨが１．２以上、６．３未満であってもよく、このｐＨ範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率の差をおよそ１．０％以上とすることができる。また、ｐＨ３．４以上、４．０以下の範囲がより好ましい。この範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率をおよそ１０．０％以上とすることができる。
第１の酸として混酸（硝酸１：硫酸９）を用いる場合、ｐＨが１．１以上、６．６未満であってもよく、このｐＨ範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率の差をおよそ１．０％以上とすることができる。また、ｐＨ３．６以上、５．３以下の範囲がより好ましい。この範囲で、ＳｃとＳｃ以外の希土類元素の浸出率をおよそ１０．０％以上とすることができる。
所望する分離の程度に応じて、硝酸と硫酸の混合比を変化させてもよく、最終ｐＨの範囲をさらに限定してもよい。
実施形態の一つでは、希土類元素の浸出率向上の観点から、概して、最終ｐＨは、低いことが好ましく、７．０未満、６．７以下、６．５以下、６．０以下、５．５以下、５．０以下から選択してもよい。最終ｐＨを適宜選択して、下記（式１）で表される希土類元素の浸出率を所望の範囲内とすることができる。
［希土類元素の浸出率（質量％）］＝［浸出された希土類元素（μｇ）］÷［鉄鋼スラグ中の希土類元素（μｇ）］×１００（式１）
なお、式１における、[浸出された希土類元素]、及び、[鉄鋼スラグ中の希土類元素]は、浸出工程１のみに着目する場合、残渣に分離されたスカンジウムを除いて考慮する。あるいは、残渣に分離されたスカンジウムを含めた浸出率を求める場合には、後段で説明する、浸出工程２における浸出量、および、鉄鋼スラグ中に含まれる含有量を考慮する。

＜浸出工程２、Ｋ２＞
浸出工程２（図１では、Ｋ２）では、浸出工程１で生じた残渣を酸に浸漬し、浸出工程１で浸出されなかった希土類元素（主にスカンジウム）を溶媒に浸出する。より詳細には、浸出工程１で生じた残渣に第２の酸を接触させて得られる浸出液のｐＨを、浸出工程１よりも低い第２のｐＨ範囲内となるように調整して第２の浸出液を得る。浸出工程２では、浸出工程１での第１のｐＨ範囲よりも低い第２のｐＨ範囲が実現されるように調整することにより、浸出工程１で浸出されなかった希土類元素（主にスカンジウム）を浸出することができる。ｐＨの調製は、残渣に酸を接触させて得られる浸出液のｐＨをモニターしながら、酸または塩基の追加添加量を制御することにより実施することができる。酸としては、無機酸および有機酸が挙げられ、無機酸が好ましい。無機酸の具体例としては、硫酸、硝酸、塩酸が挙げられる。酸は、希土類元素の高い浸出率を得る観点から強酸であることが好ましい。同様の観点から、酸のｐＫ_aは－２以下であることが好ましい。酸は、一種または二種以上を使用することができる。酸の濃度は、所望のｐＨが得られる範囲で適当に選択することができ、特に制限されるものではない。入手性や操作性を考慮して、硝酸の酸濃度は、０．１ｍｏｌ/Ｌ以上１７．１ｍｏｌ/Ｌ以下であってもよく、硫酸の酸濃度は、０．１ｍｏｌ/Ｌ以上１８．７ｍｏｌ/Ｌ以下であってもよい。
本実施態様では、第２の酸は硝酸または硫酸を含み、第２のｐＨ範囲は－１．０以上である。また、第２のｐＨ範囲は、浸出工程１での浸出液よりも低いｐＨであり、すなわち、浸出工程１での浸出液の最終ｐＨ未満である。第２のｐＨ範囲は、所望する浸出率が得られるように適宜調整してもよい。具体的な数値は後述する。

浸出工程２（Ｋ２）を行う具体的な方法を以下に例示する。浸出反応容器内に浸出工程１で生じた残渣を装入し、第２の酸を添加する。このとき、残渣と酸の固液比（質量比）は、１対１～１対１００が好ましい。添加する酸のｐＨは、１．０以下としてよい。残渣には、鉄鋼スラグ中に含まれていた、カルシウムやマグネシウムの酸化物や水酸化物が含有されていることがあり、これらにより中和されることを見込んで、初期に添加する酸の量とｐＨを決めればよい。ｐＨをモニターする方法としては、鉄鋼スラグに酸を接触させて得られた浸出液にｐＨセンサーを浸漬して、随時、浸出液のｐＨをモニターする方法が挙げられる。また、適宜、攪拌等を行い、浸出液のｐＨが均一となるようにすることが好ましい。また、浸出液温度が、１５～３５℃の常温、かつ、圧力が１０１３ｈｐａ程度の常圧である条件下でも希土類元素を十分に浸出できるが、浸出速度を高めるために加熱または加圧しながら希土類元素を浸出してもよい。
浸出液のｐＨが目標とする最終ｐＨより高いときは、ｐＨ値をモニターしながら、酸を少量ずつ添加して、最終ｐＨに調整することができる。一方、浸出液のｐＨが目標とする最終ｐＨより低いときは、ｐＨ値をモニターしながら、鉄鋼スラグまたは塩基性物質を少量ずつ添加して、最終ｐＨに調整してもよい。なお、本開示において浸出液の最終ｐＨとは、酸または塩基の添加後、ｐＨの変化速度が１／分以下となった時点でのｐＨである。塩基性物質としては、特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。
浸出工程２（Ｋ２）の最終ｐＨは、目的に応じて、適宜決めることができ、例えば上限値７．０未満、６．０、５．５、５．０、４．５、または４．０と、下限値－１．０、－０．５、０．０、１．０、１．５、２．０、２．５、または３．０との任意の組み合わせにより構成される範囲から選択してもよい。
実施形態の一つでは、希土類元素の浸出率向上の観点から、概して、最終ｐＨは、低いことが好ましく、７．０未満、６．７以下、６．５以下、６．０以下、５．５以下、５．０以下から選択してもよい。浸出工程２に於けるスカンジウムの浸出率を下記（式１’）で求めることができる。
［スカンジウムの浸出率（質量％）］＝［浸出されたスカンジウム（μｇ）］÷［浸出工程１で生じた残差中のスカンジウム（μｇ）］×１００（式１’）

＜固液分離工程Ｌ、Ｌ’＞
固液分離工程Ｌ、Ｌ’は、前記浸出工程Ｋ、Ｋ２で得た第１の浸出液、及び第２の浸出液から固形分（残渣）を分離する工程である。固液分離工程Ｌ、Ｌ’では、前記浸出工程Ｋ、Ｋ２で得たそれぞれの浸出液と浸出残渣を物理的に分離することができる。分離法としては、連続式シックナー、ディープ・コーン・シックナー、ラメラ・シックナー、ドラムフィルター、ディスクフィルター、水平式ベルトフィルター、フィルタープレス、加圧ろ過機、遠心分離などの公知の固液分離装置を用いればよい。

浸出工程Ｋ、Ｋ２および固液分離工程Ｌ、Ｌ’により得られた第１の浸出液、及び第２の浸出液に任意選択の精製工程を施すことで、それぞれの浸出液に含まれる元素（典型的には、スカンジウム以外の希土類元素や、スカンジウム）の純度をより高めることができる。任意選択の精製工程としては、ｐＨ調整工程、抽出工程Ｍ、Ｍ’、沈殿工程Ｎ、Ｎ’、焙焼工程Ｏ、Ｏ’などが挙げられる。以下、各工程の例示的な方法について記載する。なお、特に断りのないかぎり、各精製工程において、「第１の」とは第１の浸出液を処理したものであることを意味し、「第２の」とは第２の浸出液を処理したものであることを意味する。

＜ｐＨ調整工程＞
必須の態様ではないが、前記浸出工程Ｋ、Ｋ２または固液分離工程Ｌ、Ｌ’を経た第１の浸出液、及び第２の浸出液に塩基または酸を加えてｐＨを調整してそれぞれのｐＨ調整浸出液を得てもよい。浸出液のｐＨを０．５から８の間とすることで、後述の固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’において希土類元素の固相への吸着率が向上し、かつ、カルシウムやマグネシウムなどの鉄鋼スラグの主成分との分離が可能となるためである。
＜抽出工程Ｍ、Ｍ’＞
抽出工程Ｍ、Ｍ’は、それぞれ、例えば固液分離工程Ｌ、Ｌ’後の浸出液から希土類元素を抽出して、元素濃縮液（典型的には、スカンジウム以外の希土類元素濃縮液、またはスカンジウム濃縮液）を得る工程である。抽出工程Ｍ、Ｍ’は、それぞれ、好ましくは固相抽出の原理で希土類元素を濃縮する固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’と溶媒抽出の原理で希土類元素を濃縮する溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’のいずれか１つまたは両方を含む。前記固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’と溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’の両方を使用する場合、固液分離工程後の希土類元素含有浸出液を処理する順番はいずれが先でもよい。前記抽出工程Ｍ、Ｍ’において、固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’と溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’のうち片方のみを使用する場合、設備を簡略化でき低コストで希土類元素を回収できる利点があるが、得られる希土類元素の純度は、固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’と溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’の両方を使用する場合に比べて低くなる。一方、固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’と溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’の両方を使用して希土類元素を回収する場合、高純度で希土類元素を回収できる利点があるが、固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’と溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’のうち１つのみを用いる場合に比べ、設備が大きくなり設備コストは高くなる。以上のメリットとデメリットは、目的に応じて使い分ければよい。例えば、ミッシュメタルのように多少の不純物の混入が問題とならない使途で希土類元素を利用する場合は、１つの抽出工程でよい。一方、電子工業用など、生成物の純度が特に重要となる使途である場合は、固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’と溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’を組み合わせた抽出工程が望ましい。

＜固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’＞
固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’は、それぞれ抽出工程Ｍ、Ｍ’に含まれる工程であり、例えば、それぞれ希土類元素吸着工程Ｍ１１、Ｎ１１’と陽イオン除去工程Ｍ１２、Ｍ１２’と希土類元素溶離工程Ｍ１３、Ｍ１３’とを含む工程である。必要に応じて固相抽出工程Ｍ１、Ｍ１’において、それぞれ固相洗浄工程Ｍ１４、Ｍ１４’を実施することができる。希土類元素吸着工程Ｍ１１、Ｍ１１’では、例えば、イミノジ酢酸を官能基とする樹脂からなる固相等の固相抽出剤に浸出液を接触させて陽イオンを固相に吸着させて陽イオン吸着固相を得てよい。続いて陽イオン除去工程Ｍ１２、Ｍ１２’では、例えば、前記陽イオン吸着固相に０．３Ｎ未満の無機酸を接触させて希土類元素以外の陽イオンを固相から溶離させて希土類元素吸着固相を得てよい。希土類元素溶離工程Ｍ１３、Ｍ１３’では、例えば前記希土類元素吸着固相に０．３Ｎ以上３Ｎ未満の無機酸を接触させて希土類元素を溶離して希土類元素固相溶離液を得てよい。固相洗浄工程Ｍ１４、Ｍ１４’では、それぞれ、例えば前記希土類元素溶離工程Ｍ１３、Ｍ１３’を経た固相に３Ｎ以上の無機酸を接触させて不純物陽イオンを溶離してよい。なお、Ｍ１’では、原理的に、浸出工程１で生じた残渣に含まれているスカンジウムのみを対象とするので、用いる固相抽出剤、陽イオン吸着固相、無機酸等の消費量を抑制することが可能であり、好ましい。

必須の様態ではないが、固相洗浄工程Ｍ１４、Ｍ１４’を経た固相は、それぞれ、再度、前記希土類元素吸着工程Ｍ１１、Ｍ１１’の固相として利用できる。固相を繰り返し使用することで、イミノジ酢酸を官能基とする樹脂の消費量を削減でき、経済的に有利である。ただし、繰り返し同じ固相を使用していると、イミノジ酢酸を官能基とする樹脂が劣化して性能が低下して不純物と希土類元素の分離能が低下する。この場合、新しいイミノジ酢酸を官能基とする樹脂と交換することで性能は元の状態に戻る。

＜溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’＞
溶媒抽出工程Ｍ２、Ｍ２’は、それぞれ、抽出工程Ｍ、Ｍ’に含まれる工程であり、例えば抽出工程Ｍ２１、Ｍ２１’と逆抽出工程Ｍ２２、Ｍ２２’とを含む工程である。前記抽出工程Ｍ２１、Ｍ２１’では、例えば溶媒抽出剤を含む有機溶媒と浸出液を混合して希土類元素を有機溶媒に分配して希土類元素含有有機相を得てよい。前記逆抽出工程Ｍ２２、Ｍ２２’では、それぞれ、例えば抽出工程Ｍ２１、Ｍ２１’で得た希土類元素含有有機相を水と混合して希土類元素を有機相から水相に分配させて逆抽出してよい。前記逆抽出工程Ｍ２２、Ｍ２２’では、必要に応じてｐＨ調整をしてよい。ｐＨは、使用する有機溶媒等に適したｐＨとしてよい。

前記抽出工程Ｍ２１、Ｍ２１’と逆抽出工程Ｍ２２、Ｍ２２’において、有機相と水相を混合する際は、遠心抽出器やパルスカラムなどの公知の溶媒抽出装置を用いればよい。

抽出工程Ｍ２１、Ｍ２１’で用いる溶媒抽出剤は、従来公知のものを用いることができ、例えば、ネオデカン酸などのカルボン酸系の抽出剤、ジ（２‐エチルへキシル）リン酸やリン酸トリブチル、テトラブチルメチレンジホスホネート、やトリオクチルホスフィンオキシドなどの有機リン酸系の抽出剤、トリイソオクチルアミンなどのアミン系の抽出剤が挙げられる。溶媒抽出剤は溶媒なしで使用することもでき、ケロシンやキシレンやトルエンなどの水と混合しない有機溶媒に溶かして使用することもできる。溶媒抽出剤は、水相に添加してもよい。

＜沈殿工程Ｎ、Ｎ’＞
沈殿工程Ｎ、Ｎ’は、それぞれ、例えば前記抽出工程Ｍ、Ｍ’を経て得られた元素濃縮液に沈殿剤を加えて対象とする元素を含む沈殿物を得る工程である。沈殿剤としては、塩基および酸が挙げられる。塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の金属含有塩基性塩、および水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＯＨ）等の有機塩基が挙げられるが、より高い純度で対象元素を得る観点から有機塩基が好ましい。酸としては、酒石酸、炭酸、シュウ酸等の酸が挙げられ、シュウ酸が好ましい。

前記沈殿工程Ｎ、Ｎ’において、沈殿剤にシュウ酸を使用する場合、前記元素濃縮液に含まれるウランやアルミニウム、鉄といった不純物と希土類元素を高効率に分離できる利点があるが、マグネシウムやカルシウムと希土類元素の分離能は低い欠点がある。一方で、沈殿剤に塩基を用いる場合、前記元素濃縮液に含まれるウランやマグネシウム、カルシウムといった不純物と希土類元素を高効率に分離できる利点があるが、鉄やアルミニウムと希土類元素の分離能は低い欠点がある。前記元素濃縮液に含まれる不純物は、鉄鋼スラグの成分によって変化するため、また、沈殿対象とする元素によって問題となる不純物元素が異なるため、目的に応じて沈殿剤を使い分ければよい。

得られた沈殿物と沈殿後溶液は、物理的に分離することができる。分離法としては、連続式シックナー、ディープ・コーン・シックナー、ラメラ・シックナー、ドラムフィルター、ディスクフィルター、水平式ベルトフィルター、フィルタープレス、加圧ろ過機、遠心分離などの公知の固液分離装置を用いればよい。

＜焙焼工程Ｏ、Ｏ’＞
焙焼工程Ｏ、Ｏ’は、それぞれ、例えば前記沈殿工程Ｎ、Ｎ’で得た沈殿物を焙焼して対象とする元素の酸化物を得る工程である。焙焼工程Ｏ、Ｏ’は、それぞれ洗浄工程Ｏ１、Ｏ１’と加熱工程Ｏ２、Ｏ２’を含んでよい。洗浄工程Ｏ１、Ｏ１’では、それぞれ、例えば沈殿工程Ｎ、Ｎ’で得た沈殿物を水で洗浄して不純物を除去してよい。加熱工程Ｏ２、Ｏ２’では、それぞれ、例えば前記洗浄工程Ｏ１、Ｏ１’を経た沈殿物を加熱して水分を除去し、さらに炭素やリン、窒素などの揮発性元素を気化させて除去すると共に酸素と反応させて対象とする元素の酸化物を得てよい。

上記焙焼工程Ｏ、Ｏ’において、焙焼の条件は限定されるものではないが、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。あるいは、ロータリーキルン等の連続炉を用いることで、乾燥と焙焼を同一装置内で行えるため、工業的に高効率に酸化物を生産できる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。

（実施例１）
浸出工程に先立ち、１ｃｍ^３から４ｃｍ^３程度の粒径であった鉄鋼スラグをボールミルで粉砕して表面積を高くした鉄鋼スラグの粒度分布の例を図４（粒径０．５μｍ以上５００μｍ以下）に示した。また、実験に用いた鉄鋼スラグを蛍光Ｘ線分析法で測定して求めた元素組成を、一例として表６に示した。なお、本実施例では、鉄鋼スラグのうち高炉スラグを対象とした。

次いで、浸出工程１として、固液の質量比を１対１００として、鉄鋼スラグと酸（硝酸または硫酸）を接触させて、鉄鋼スラグ中の希土類元素を浸出した。浸出中に浸出液のｐＨを１．１～１０．２の範囲内になるよう、モニターし、目標ｐＨ（言い換えると浸出工程１の最終ｐＨ）よりも高いｐＨであった場合は酸を、目標ｐＨよりも低いｐＨであった場合は塩基を添加した。
実施例および比較例の浸出工程を概略的に示した図５を参照しながら説明すると、浸出工程１で、Ｓｃ以外の希土類元素（すなわち、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）を主に浸出した液相を生成した。さらに、ろ過分離を行って、液相と分離し、Ｓｃを主に含有する固相を回収した。浸出工程１で採取されたろ液は、浸出液Ａとした（図５）。

次に、浸出工程２として、浸出工程１で回収した固相を硝酸または硫酸に接触させて、固相中のＳｃを浸出した。（浸出工程１と同様に、）浸出中に浸出液のｐＨをモニターし、目標ｐＨ（言い換えると浸出工程２の最終ｐＨ）よりも高いｐＨであった場合は酸を、目標ｐＨよりも低いｐＨであった場合は塩基を添加した。ここでは、目標ｐＨを－０．５とした。
図５を参照しながら説明すると、浸出工程２で、Ｓｃを主に浸出した液相を生成し、ろ過分離を行って、固相と分離した。浸出工程２で採取されたろ液は、浸出液Ｂとした（図５）。

また、比較例として、従来技術である、１段階の浸出工程のみによる希土類元素の抽出も行った。具体的には、上記の浸出工程１の目標ｐＨ（最終ｐＨ）を所定の値（表８参照）として実施し、ろ過分離を行って採取された濾液を、浸出液Ｃとした。（図５）

なお、浸出工程の上記以外の条件は、浸出２４時間、室温２５℃、気圧１０１３ｈｐａとした。また、これらの浸出時間、温度、圧力、鉄鋼スラグの質量、酸および塩基の添加量によって、本発明例が限定されるものではない。特に、高炉スラグと酸の反応は数分で完了することを、別実験で知見している。

得られた浸出液Ａ、ＢおよびＣは、それぞれ誘導結合プラズマ質量分析計に供して元素分析した。また、鉄鋼スラグ中の希土類元素の総量（全ＲＥＥ）については、酸分解法と融解法で鉄鋼スラグを完全溶解して、この試料を上記記載の誘導結合プラズマ質量分析計で測定することにより求めた。結果を表７に示す。なお、表７のデータ採取は、前述の表１、２でのデータ採取に用いたスラグを対象に用いて、試験条件を表１、２と同条件になるよう実施した。そのため、表７と表１、２の数値は、僅かな差があるが、概ね一致する。

＊１：「Ｓｃ浸出率」は、各浸出工程における浸出液（浸出液Ａ、または浸出液Ｂ）に浸出したＳｃ質量の、もとのスラグ試料中に含まれていたＳｃ質量に対する質量比率を示す。
＊２：「他の浸出率」は、各浸出工程２おける浸出液（浸出液Ａ、または浸出液Ｂ）に浸出した他の希土類元素（Ｓｃ以外の希土類元素）の質量の、もとのスラグ試料中に含まれていた全他の希土類元素（Ｓｃ以外の希土類元素）の質量に対する質量比率を示す。
＊３：「Ｓｃ分離比」は、各浸出工程における浸出液（浸出液Ａ、または浸出液Ｂ）に浸出したＳｃ質量の、各浸出工程における浸出液（浸出液Ａ、または浸出液Ｂ）に浸出した全ＲＥＥの質量に対する質量比率を示す。

表７から、浸出工程１だけよりも浸出工程２も行うことにより、Ｓｃの分離が促進されることが分かる。
具体的には、浸出工程１終了時におけるＳｃ分離比（浸出液Ａ中のＳｃ質量濃度／全希土類質量濃度）は、硫酸の場合、０．００５～０．０５８であり、硝酸の場合、０．００５～０．０５６である。これに対して、引き続き、浸出工程２を行うことにより、硫酸、硝酸のいずれを用いた場合でも上記Ｓｃ分離比（浸出液Ｂ中のＳｃ質量濃度／全希土類質量濃度）は、０．０６０以上となり、硫酸の場合の最大のＳｃ分離比は０．１１３となり、硝酸の場合の最大のＳｃ分離比は０．１４１となっている。
特に、硫酸の場合、浸出工程１におけるｐＨを、３．６以上６．７未満とした場合、浸出工程２におけるＳｃ分離比は０．０６超が得られ、Ｓｃの浸出率は２０質量％以上であり、Ｓｃ以外の希土類元素浸出率は１０質量％以上が得られている。さらに、浸出工程１におけるｐＨを３．６以上５．３以下とすると、浸出工程２におけるＳｃ分離比は０．０８９以上となる。
また、硝酸の場合、浸出工程１におけるｐＨを、３．４以上６．０未満とした場合、浸出工程２におけるＳｃ分離比は０．０６超が得られ、Ｓｃの浸出率は７０質量％以上、Ｓｃ以外の希土類元素浸出率は３０質量％以上が得られている。さらに、浸出工程１におけるｐＨを３．４以上４．０以下とすると、浸出工程２におけるＳｃ分離比として、０．１０２以上が得られる。

本発明例によって、スカンジウムとそれ以外の希土類元素とを分離できる効果が向上することを確認するために、浸出液Ｂ、浸出液Ｃを用いて検証を行った。具体的には、浸出液Ｂ、浸出液Ｃから溶媒抽出でＳｃ含有相を回収し、そこにＳｃ以外の希土類元素がどの程度含まれるかを確認した。典型的な確認手法の手順を概略的に図６に示した。
・浸出液Ｂ、浸出液Ｃを硝酸濃度が１ｍｏｌ／Ｌの硝酸溶液に調整した後、１０質量％のテトラブチルメチレンジホスネートをトルエンに溶解した有機溶媒を加えて溶媒抽出を行い、水相と有機相とに分離する。これにより、浸出液Ｂ、Ｃに含まれていたＳｃは、有機相に抽出分離されている。Ｓｃ以外の希土類元素は概ね水相に抽出分離されるが、一部は有機相に抽出分離されている。
・次に、この有機相（典型的には、主にＳｃを含有し、わずかにＳｃ以外の希土類元素も含有する相）に対し１０ｍｏｌ／Ｌの硝酸を加えて、有機相からＳｃの逆抽出を行う。
・逆抽出を行った溶媒を、水相と有機相とに分離する。この逆抽出された水相には、Ｓｃ、およびＳｃ以外の希土類元素が含まれている。逆抽出された水相を回収し、Ｓｃを含めて、すべての希土類元素を定量した。ＳｃとＳｃ以外の希土類元素がどの程度分離できているかを評価するために、式２で定義されるＳｃ精製率を算出した。算出結果を表８に示す。
［Ｓｃ精製率］＝
［逆抽出された水相中のＳｃ質量］÷［逆抽出された水相中の希土類元素質量］
（式２）

表８から明らかなように、浸出液Ｂでは、浸出工程１および浸出工程２でＳｃと他の希土類元素を粗分離したことで、Ｓｃ以外の希土類元素の混入量を低下することができ、比較例である浸出液Ｃに比べてＳｃ精製率を向上できることが明らかとなった。

なお、浸出工程１で採取された浸出液Ａには、Ｓｃ以外の希土類元素、すなわち、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，ＬｕがＳｃに比べて相対的に多く含まれるため（Ｐｍは自然界で安定的に存在する量がごく僅かであるので割愛した）、公知の希土類元素精製技術、例えば、イミノジ酢酸を用いた固相抽出やジ・２－エチルヘキシルリン酸を用いた溶媒抽出でＳｃ以外の希土類元素を含む回収液を作製できる。同様に、浸出工程２で採取された浸出液Ｂには、Ｓｃが相対的に多く含まれるため、公知の希土類元素精製技術を用いた溶媒抽出で、Ｓｃを含む回収液を作製できることを確認した。
さらに、Ｓｃ以外の希土類元素を相対的に多く含む回収液、およびＳｃを相対的に多く含む回収液を、それぞれ逆抽出し、当該逆抽出液を公知の沈殿工程と同様に、沈殿剤を加え、沈殿物を濾過で回収することで、Ｓｃ以外の希土類元素、およびＳｃを回収した。本実施例および比較例では沈殿剤としてシュウ酸を用いたが、塩基性試薬を用いて水酸化物として沈殿しても良い。
それぞれの沈殿物を洗浄した後、焙焼して水分を除去することで、Ｓｃ以外の希土類元素の酸化物、およびＳｃ酸化物を得られることを確認した。

Ｋ 浸出工程１
Ｋ２ 浸出工程２
Ｌ、Ｌ’ 固液分離工程
Ｍ、Ｍ’ 抽出工程
Ｍ１、Ｍ１’ 固相抽出工程
Ｍ２、Ｍ２’ 溶媒抽出工程
Ｎ、Ｎ’ 沈殿工程
Ｏ、Ｏ’ 固液分離工程
Ｐ、Ｐ’ 焙焼工程
Ｐ１、Ｐ１’ 洗浄工程
Ｐ２、Ｐ２’ 加熱工程
Ｍ１１、Ｍ１１’ 希土類元素吸着工程
Ｍ１２、Ｍ１２’ 陽イオン除去工程
Ｍ１３、Ｍ１３’ 希土類元素溶離工程
Ｍ１４、Ｍ１４’ 固相洗浄工程

Claims (17)

1. 製鉄プロセスにより生成された鉄鋼スラグからスカンジウム（Ｓｃ）を回収する方法であって、
   前記鉄鋼スラグに第１の酸を接触させて得られる浸出液の最終ｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように調整して第１の浸出液を得る浸出工程1と、
   前記第１の浸出液から固形分を分離する第１の固液分離工程と、
   前記第１の固液分離工程で分離された固形分に第２の酸を接触させて得られる浸出液の第２の最終ｐＨを浸出工程１の最終ｐHよりも低い第２のｐＨ範囲内となるように調整して第２の浸出液を得る浸出工程2と、
   を含み、
   ここで前記第１の酸および前記第２の酸は硝酸または硫酸を含み、
   前記第１のｐＨ範囲は１．１以上、６．７未満であり、第２のｐＨ範囲は‐１．０以上である
   ことを特徴とする、スカンジウムの回収方法。
2. 前記浸出工程1および/または前記浸出工程2において、前記第１の浸出液及び/または前記第２の浸出液のｐＨをモニターしながら、酸または塩基を添加してｐＨを調整する、請求項１に記載のスカンジウムの回収方法。
3. 前記浸出工程2における第２のｐＨ範囲が、－０．５以上～３．３以下であることを特徴とする、請求項１に記載のスカンジウムの回収方法。
4. 前記第１の酸として硫酸を用いる、請求項１に記載のスカンジウムの回収方法。
5. 前記浸出工程1の最終ｐＨが、３．６以上～６．７未満であることを特徴とする、請求項４に記載のスカンジウムの回収方法。
6. 前記浸出工程1の最終ｐＨが、３．６以上～５．３以下であることを特徴とする、請求項４に記載のスカンジウムの回収方法。
7. 前記第１の酸として硝酸を用いる、請求項１に記載のスカンジウムの回収方法。
8. 前記浸出工程1の最終ｐＨが、３．４以上～６．０未満であることを特徴とする、請求項７に記載のスカンジウムの回収方法。
9. 前記浸出工程1の最終ｐＨが、３．４以上～４．０以下であることを特徴とする、請求項７に記載のスカンジウムの回収方法。
10. 前記第１の固液分離工程で分離された前記第１の浸出液および/または前記第２の浸出液を固液分離して得られた第２の浸出液に、それぞれ塩基または酸を加えてｐＨを調整して、第１のｐＨ調整浸出液および/または第２のｐＨ調整浸出液を得る工程と、
    前記第１のｐＨ調整浸出液および/または前記第２のｐＨ調整浸出液を、それぞれ溶媒抽出と固相抽出のいずれか１つまたは両方により処理して、スカンジウム以外の希土類元素が濃縮された第１の元素濃縮液および/またはスカンジウムが濃縮された第２の元素濃縮液を得る抽出工程と、
    を含む、請求項１に記載のスカンジウムの回収方法。
11. 前記第１の元素濃縮液および/または前記第２の元素濃縮液に、それぞれ沈殿剤を加えて、スカンジウム以外の希土類元素を含む第１の沈殿物および/またはスカンジウムを含む第２の沈殿物を得る沈殿工程を含む、請求項１０に記載のスカンジウムの回収方法。
12. 前記第１の沈殿物および/または前記第２の沈殿物を、それぞれ焙焼して、スカンジウム以外の希土類元素を含む第１の酸化物および/またはスカンジウムを含む第２の酸化物を得る焙焼工程を含む、請求項１１に記載のスカンジウムの回収方法。
13. 前記第１の沈殿物および/または前記第２の沈殿物を、それぞれ乾燥する乾燥工程を含む、請求項１２に記載のスカンジウムの回収方法。
14. 前記抽出工程で用いる溶媒抽出剤がアミン系と有機リン酸系とカルボン酸系のいずれかの抽出剤であることを特徴とする、請求項１０に記載のスカンジウムの回収方法。
15. 前記抽出工程で用いる固相抽出剤がイミノジ酢酸を官能基とする樹脂であることを特徴とする、請求項１０に記載のスカンジウムの回収方法。
16. 前記沈殿工程で用いる沈殿剤がシュウ酸、炭酸、酒石酸または塩基のいずれかであることを特徴とする、請求項１１に記載のスカンジウムの回収方法。
17. 前記鉄鋼スラグが高炉スラグである、請求項１に記載のスカンジウムの回収方法。