KR20160030450A

KR20160030450A - 추출 분리 방법

Info

Publication number: KR20160030450A
Application number: KR1020150126080A
Authority: KR
Inventors: 히로토 스가하라
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2016-03-18
Also published as: JP2016056415A; CN105400970A; RU2015138503A3; EP2995693B1; RU2015138503A; RU2685835C2; AU2015218466A1; EP2995693A1; JP6194867B2; BR102015021477A2; CN105400970B; BR102015021477B1; PH12015000288A1; PH12015000288B1; US20160068930A1; US9822428B2; ZA201506648B; AU2015218466B2; KR101847688B1; MY173171A

Abstract

R¹R²NCOCH₂OCH₂COOH(R¹ 및 R²는 서로 동일하거나 또는 이종의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타내고, 적어도 한쪽은 탄소수 6 이상의 알킬기임)로 표시되는 디알킬디글리콜아미드산을 추출제로서 함유하는 유기상과, 스칸듐과, 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 포함하는 수용액인 수상을 접촉시켜, 수상으로부터 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 유기상에 추출함으로써 분리한다.
종래, 효율적인 분리가 곤란했던, 스칸듐과, 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 포함하는 수용액으로부터 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 선택적으로 용매 추출에 의하여 분리할 수 있어, 보다 간략화된 공정으로 효율적으로 스칸듐의 순도를 향상시킬 수 있으므로, 설비 투자, 운용 비용 등이 억제된다.

Description

추출 분리 방법 {EXTRACTION/SEPARATION METHOD}

본 발명은, 스칸듐과, 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽의 원소를 포함하는 수용액으로부터 용매 추출에 의하여 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 분리하는 방법에 관한 것이다.

스칸듐은 희토류 원소 중에서도 특히 이온 반경이 작기 때문에 통상의 희토류 광물 중에는 거의 존재하지 않으며, 알루미늄, 주석, 텅스텐, 지르코늄, 철, 니켈 등의 산화광 중에 폭넓게 미량으로 존재하고 있다.

스칸듐은 이온 반경이 작은 것에 기인하여 염기성이 낮기 때문에, 그의 용해에는 강산이 필요하다. 그 때문에, 상술한 산화광을 산으로 용해시켰을 경우, 수용액 중에 동시에 용해되어 공존하는 원소의 종류가 많으며, 또한 그 경우, 산화광 중의 주 금속 성분의 농도가 높아지기 때문에, 수용액에 함유되는 스칸듐을 분리하는 것은 용이하지 않다.

스칸듐의 대표적인 분리 방법으로서는, PC-88A(다이하치 가가쿠 고교 가부시키가이샤 제조의 상품명, 주성분: 2-에틸헥실포스폰산-2-에틸헥실) 등의 산성 알킬인산에스테르를 추출제로 하는 용매 추출법이 알려져 있다. 그러나, PC-88A는 스칸듐에 대하여 극히 높은 포착능을 갖기 때문에 역추출이 매우 곤란하다. 또한 카르복실산 추출제인 버사틱(Versatic) 10을 사용했을 경우에는, 추출 평형에 도달하는 pH가 4 이상이기 때문에, 스칸듐의 수산화물이 발생하여 충분한 추출이 불가능하다는 문제가 있다. 그 때문에, 스칸듐을 효율적으로 분리할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

일본 특허 공개 평9-291320호 공보 일본 특허 공개 평4-36373호 공보 일본 특허 공개 평1-108119호 공보 일본 특허 공개 평1-246328호 공보 일본 특허 공개 평4-74711호 공보 일본 특허 공개 제2012-12370호 공보 일본 특허 공개 제2012-12371호 공보 일본 특허 공개 제2014-1430호 공보 일본 특허 공개 제2014-12901호 공보

구보타 후키코 외 4명, 「아미드산형 신규 추출제에 의한 희토류 금속의 추출 분리 특성」, 제31회 희토류 토론회 강연 요지집, 44 내지 45페이지, 2014년, 일본 희토류 학회

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 스칸듐과, 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽의 원소를 포함하는 수용액에 있어서, 스칸듐의 순도를 효율적으로 향상시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 제1 원소로서 스칸듐과, 제2 원소로서 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 포함하는 수용액을 수상으로 하고, 하기 화학식 (1)

R¹R²NCOCH₂OCH₂COOH (1)

(화학식 중, R¹ 및 R²는 서로 동일하거나 또는 이종의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타내고, 적어도 한쪽은 탄소수 6 이상의 알킬기임)

로 표시되는 디알킬디글리콜아미드산, 바람직하게는 상기 화학식 (1) 중의 R¹ 및 R²가 모두 C₄H₉CH(C₂H₅)CH₂-로 표시되는 디옥틸디글리콜아미드산을 추출제로서 함유하는 유기상과 접촉시킴으로써, 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 산성 수용액, 특히 pH가 3 이하인 산성 수용액으로부터 제2 원소를, 제1 원소에 대하여 선택적으로 유기상에 추출 분리하는 것이 가능하며, 이것에 의하여 보다 간략화된 공정으로 제1 원소인 스칸듐의 순도를 향상시킬 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 이루기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은 이하의 추출 분리 방법을 제공한다.

청구항 1:

제1 원소로서 스칸듐과, 제2 원소로서 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 포함하는 수용액으로부터 용매 추출에 의하여 상기 제2 원소를 분리하는 방법이며,

하기 화학식 (1)

R¹R²NCOCH₂OCH₂COOH (1)

로 표시되는 디알킬디글리콜아미드산을 추출제로서 함유하는 유기상과, 상기 수용액인 수상을 접촉시켜, 상기 제2 원소를 상기 유기상에 추출함으로써 분리하는 것을 특징으로 하는 추출 분리 방법.

청구항 2:

제1항에 있어서, 상기 수용액이, pH가 3 이하인 산성 수용액인 것을 특징으로 하는 추출 분리 방법.

청구항 3:

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추출제가, 상기 화학식 (1) 중의 R¹ 및 R²가 모두 C₄H₉CH(C₂H₅)CH₂-로 표시되는 N,N-디-2-에틸헥실-3-옥사펜탄-1,5-아미드산인 것을 특징으로 하는 추출 분리 방법.

청구항 4:

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추출 분리를 향류 다단 믹서 세틀러에 의하여 행하는 것을 특징으로 하는 추출 분리 방법.

본 발명의 추출 분리 방법에 따르면, 종래 효율적인 분리가 곤란했던, 스칸듐과, 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 포함하는 수용액으로부터 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 선택적으로 용매 추출에 의하여 분리할 수 있어, 보다 간략화된 공정으로 효율적으로 스칸듐의 순도를 향상시킬 수 있으므로, 설비 투자, 운용 비용 등이 억제된다.

도 1은 향류 다단 믹서 세틀러의 개념도이다.

이하에, 본 발명의 상세를 설명한다.

본 발명의 추출 분리 방법에서는, 추출제를 함유하는 유기상과, 제1 원소로서 스칸듐과, 제2 원소로서 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 포함하는 수용액인 수상을 접촉시켜, 피추출 원소인 제2 원소를 유기상에 추출 분리한다. 이것에 의하여, 추출 후의 수상 중의 제1 원소인 스칸듐의 순도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 있어서는, 하기 화학식 (1)

R¹R²NCOCH₂OCH₂COOH (1)

(화학식 중, R¹ 및 R²는 서로 동일하거나 또는 이종의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타내고, 적어도 한쪽은 탄소수 6 이상, 바람직하게는 6 내지 18, 보다 바람직하게는 7 내지 12의 알킬기임)

로 표시되는 디알킬디글리콜아미드산을 추출제로서 사용한다. 상기 화학식 (1) 중의 R¹ 및 R²로 표시되는 알킬기 양쪽의 탄소수가 6 미만인 경우, 친유성이 충분치 않기 때문에 유기상의 안정성이 부족하게 되어 수상과의 분상성이 불량해질 뿐만 아니라, 추출제 자신의 수상에 대한 용해를 무시할 수 없게 되어 추출제의 역할을 하지 못한다. 또한 상기 탄소수가 과잉으로 큰 경우에는, 추출제의 제조 비용이 높아짐에도 불구하고, 기본 성능인 추출능, 분리능 그 자체의 향상에는 기여하지 않는다. 또한 R¹ 및 R²에 대해서는, 친유성이 확보되는 것이면, 한쪽이 탄소수 6 이상이면 다른 쪽은 6 미만일 수도 있다.

디알킬디글리콜아미드산으로서 보다 적합한 것으로서는, 상기 화학식 (1) 중의 R¹ 및 R²가 모두 탄소수 8의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬기인 것이 바람직하며, 예를 들어 상기 화학식 (1) 중의 R¹ 및 R²가 모두 n-옥틸기(n-C₈H₁₇-)인 N,N-디-n-옥틸-3-옥사펜탄-1,5-아미드산[이하, DODGAA: dioctyldiglycolamic acid(디옥틸디글리콜아미드산)이라고 칭함], 상기 화학식 (1) 중의 R¹ 및 R²가 모두 에틸헥실기(C₄H₉CH(C₂H₅)CH₂-)인 N,N-디-2-에틸헥실-3-옥사펜탄-1,5-아미드산[이하, D2EHDGAA: di-2-ethylhexyldiglycolamic acid(디-2-에틸헥실디글리콜아미드산)이라고 칭함] 등을 들 수 있으며, D2EHDGAA가 특히 바람직하다.

유기상은, 추출제로서의 상기 디알킬디글리콜아미드산과, 추출제를 용해 가능한 희석제인 유기 용매를 포함한다. 유기 용매는, 물에 대한 용해도가 낮아 추출제를 적절히 용해시키는 용해성을 갖고, 또한 비중이 낮아 추출 능력이 향상되는 데 적합한 것이 선택된다. 예를 들어 톨루엔, 크실렌, 헥산, 이소도데칸, 케로신, 고급 알코올(예를 들어, 탄소수 5 내지 10) 등을 들 수 있다. 유기상 중의 추출제의 농도는 0.1 내지 1㏖/ℓ, 특히 0.3 내지 0.7㏖/ℓ가 적합하다.

본 발명에 있어서는, 스칸듐(제1 금속)과, 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽(제2 금속)을 포함하는 수용액으로부터 피추출 원소인 제2 금속을, 추출제를 포함하는 유기상에 용매 추출한다(추출 공정). 추출제에 의하여 처리되는 제1 금속 및 제2 금속, 즉 스칸듐, 지르코늄 및 하프늄은 수용액의 상태로 수상 중에 포함되어 있고, 이들 금속의 수용성 염이 용해된 형태로 수용액 중에 존재하고 있으면 된다. 이 수용성 염으로서는, 예를 들어 염화물(염화스칸듐, 염화지르코늄, 염화하프늄), 황산염(황산스칸듐, 황산지르코늄, 황산하프늄), 질산염(질산스칸듐, 질산지르코늄, 질산하프늄) 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 제1 금속을 0.1 내지 0.7㏖/ℓ, 특히 0.2 내지 0.5㏖/ℓ, 제2 금속을 0.001 내지 0.05㏖/ℓ, 특히 0.005 내지 0.02㏖/ℓ 함유하는 수상의 처리가 가능하다. 수상은, 금속 성분으로서 제1 금속 및 제2 금속만을 포함하는 것이면, 추출 공정에 의하여 수상으로부터 제2 금속을 분리하여 수상 중의 금속 성분을 제1 금속만으로 할 수 있어 적합하지만, 수상에는, 침전물을 형성하지 않을 정도이면, 제1 금속 및 제2 금속 이외의 다른 금속, 예를 들어 나트륨, 칼륨, 마그네슘 등이면, 이들 금속이 다른 금속으로서 수상에 포함되어 있더라도 추출 공정에 있어서 제2 금속을 유기상에 추출하고, 제1 금속을 수상에 잔류시키는 것이 가능하다. 이 경우, 수상 중의 상기 다른 금속의 농도는 0.001㏖/ℓ 이하인 것이 바람직하다.

추출 공정의 수상의 pH는 3 이하가 바람직하다. pH가 3을 초과하면, 제1 금속, 제2 금속 또는 이들 양쪽이 수산화물을 형성하여 침전물로 되어 버리는 경우가 있어, 유기상과 수상을 접촉시킬 때 추출 분리가 불가로 되고, 그 결과, 분상 불량이 일어나 추출 공정에 문제가 발생할 우려가 있다. 또한 pH가 강산인 경우, 제2 금속을 추출한 후, 추출제의 재생에 필요한 산의 사용량이 많아져 버린다. 그 때문에, 추출 공정의 수상의 pH는 바람직하게는 1 내지 3이다. 이 pH는 염산, 황산, 질산 등의 산, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리에 의하여 조정할 수 있다.

또한, 유기상 중의 추출제 농도 C_O, 수상 중의 제2 금속 농도 C_A의 비율 C_O/C_A(몰비)를 3≤C_O/C_A≤500으로 하는 것이 바람직하다. 비율 C_O/C_A<3이면, 제2 금속 농도에 대하여 추출제인 디알킬디글리콜아미드산 농도가 충분치 않기 때문에, 유기상의 응고가 일어나 용매 추출에 의한 분리가 불가능한 경우가 있다. 또한, 비율 C_O/C_A>500으로 하더라도, 기본 성능인 추출능, 분리능 그 자체의 향상에는 기여하지 않으며, 오히려 수상 농도에 대하여 유기상 농도가 지나치게 높기 때문에 고비용으로 될 우려가 있다.

본 발명에 있어서는, 피추출 원소인 제2 금속을 추출한 유기상을 역추출액(산 수용액)에 접촉시켜 제2 금속을 역추출하는 것이 가능하다(역추출 공정). 역추출을 실시하면, 제2 금속을 회수하는 것이 가능하고, 또한 추출제를 재생시키는 것이 가능하다. 역추출액은 역추출에 있어서 수상이며, 염산, 황산, 질산 등의 산을 포함하고 있다. 역추출액은 산만을 포함하는 것이 바람직하지만, 역추출이 가능한 산성 수용액이면 금속 성분을 포함하고 있을 수도 있다. 역추출액 중의 산 농도는 3 내지 7N, 특히 4 내지 6N이 바람직하고, 통상, pH가 1 미만인 강산이 사용된다. 이 경우, 역추출액에는, 역추출하는 유기상에 포함되는 제2 금속에 대하여 1당량 이상의 산이 포함되어 있을 필요가 있으며, 3 내지 5당량의 산이 포함되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 추출 공정 및 역추출 공정의 추출층(유기상, 수상)의 온도는, 통상, 유기상을 구성하는 용매의 인화점 미만으로 제어한다. 추출층의 온도는, 보다 높은 쪽이 유기상에 대한 추출제의 용해도가 높아져 유기상-수상의 분리가 양호해지지만, 인화에 의한 화재를 방지하기 위하여, 사용하는 용매의 인화점 이상이 아닌 것이 유효하며, 인화점보다 5 내지 10℃ 낮은 온도 이하에서 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 추출 공정 및 역추출 공정에서의 유기상과 수상의 접촉 방법은, 용매 추출법에 있어서의 종래 공지된 방법을 적용할 수 있지만, 추출제 및 유기 용매를 포함하는 유기상과, 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 수용액인 수상, 또는 역추출액인 수상을 효율적으로 접촉시켜 효과적인 추출 분리를 행하기 위해서는, 향류 다단 믹서 세틀러를 사용하는 것이 특히 적합하다.

일반적인 향류 다단 믹서 세틀러의 개념도를 도 1에 도시한다. 여기서, A는 추출부, B는 스크럽부, C는 역추출부이며, 각각의 단수는 추출 분리 후에 원하는 제1 금속 순도가 얻어지도록 적절히 설정된다. 도면 부호 1 내지 8은 믹서 세틀러로의 유입 또는 유출되는 흐름을 나타내며, 배관이다. 1로부터 수상(제1 금속 및 제2 금속을 포함하는 수용액), 2로부터 추출제를 함유하는 유기상, 3으로부터 수산화나트륨 수용액 등의 알칼리 수용액, 4, 6으로부터 황산 수용액 등의 산 수용액을 도입하고, 5로부터 유기상에 추출되지 않고 잔류한 제1 금속을 포함하는 수상을 회수하고, 7로부터 유기상에 추출된 제2 금속을 역추출한 수용액(산 수용액)을 회수한다. 추출부 A에 있어서는 수상의 pH를 조정하여, 제1 금속을 수상으로, 제2 금속을 유기상으로 각각 분리한다. 이 추출부 A에는, 유기상 및 수상에 대하여, 배관(3)으로부터 알칼리 수용액이 첨가된다. 스크럽부 B에 있어서는, 유기상 중에 소량 용해되어 있는, 수상에 잔류해야 하는 제1 금속을 선택적으로 추출하고, 유기상을 세정한다. 이 스크럽부 B에는, 유기상에 대하여 배관(4)으로부터 산 수용액이 첨가된다. 역추출부 C에 있어서는, 유기상에 추출된 제2 금속을 역추출액(산 수용액)에 역추출한다. 이 역추출부 C에는, 유기상에 대하여 산 수용액(역추출액)(6)이 첨가된다. 또한 도면 부호 8로부터, 제2 금속을 역추출한 후의 추출제를 순환시켜 재이용할 수 있다.

이 경우, 추출부 A에 있어서, 수상(1)과 유기상(2)을 접촉시켜 추출을 행하여 수상(1) 중의 제2 금속을 유기상(2)에 추출하고, 유기상(2)에 추출되지 않고 남은 제1 금속을 포함하는 수상(5)을 추출부 A로부터 회수한다. 또한, 알칼리 수용액(3)은 평형 산 농도 조정의 목적으로 도입하는 것이다. 제2 금속을 추출한 유기상(2)은 스크럽부 B에 도입되어, 여기서 유기상(2) 중에 소량 용해되어 있는, 수상에 남아야 하는 제1 금속을 선택적으로 추출하도록 pH 조정된 산 수용액(4)을 사용하여 유기상(2)을 세정하고, 제1 금속을 선택적으로 추출한 산 수용액(4)은 추출부 A에 도입됨과 함께, 세정된 유기상(2)은 역추출부 C에 도입되어, 여기서 유기상(2) 중의 제2 금속을 원하는 pH로 조정된 산 수용액(역추출액)(6)에 의하여 역추출하고, 얻어진 제2 금속을 포함하는 수용액(7)을 회수한다. 제2 금속이 역추출된 후의 유기상(2(8))은 추출부 A로 순환된다.

추출부 A에 도입되는 알칼리 수용액의 농도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 1 내지 5N이다. 또한, 스크럽부 B에 도입되는 산 수용액 및 역추출부 C에 도입되는 산 수용액의 농도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 모두 통상 3 내지 7N이다. 또한, 추출에 있어서 첨가하는 알칼리 용액의 알칼리량 및 역추출에 사용하는 산 수용액의 산량은 각각, 수상에 포함되는 제2 금속에 대하여 1.2 내지 3.5당량, 특히 1.3 내지 2.9당량 이하로 하는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 다음의 실시예에 제한되는 것이 아니다.

[실시예 1]

추출제로서 D2EHDGAA를 사용하고, D2EHDGAA를 케로신에서 용해시켜 0.5㏖/ℓ의 용액을 조제하여, 유기상으로 하였다. 또한, 염화스칸듐, 염화지르코늄, 염화하프늄을 사용하여 스칸듐을 0.2㏖/ℓ, 지르코늄을 0.01㏖/ℓ, 하프늄을 0.01㏖/ℓ로 하고, 황산으로 pH를 1로 조정한 혼합 수용액을 조제하여, 수상으로 하였다. 상기 유기상 100㎖와 수상 100㎖를 분액 깔대기에 넣고, 20℃에서 약 20분간 진탕하여, 지르코늄 및 하프늄을 추출하고 평형에 도달한 후, 유기상과 수상을 분리하였다. 다음으로, 유기상 100㎖와 5N의 황산 수용액(역추출액) 100㎖를 분액 깔대기에 넣고, 20℃에서 약 20분간 진탕하여, 유기상에 추출된 지르코늄 및 하프늄을 황산 수용액 중에 역추출하였다.

상기 수상과 역추출한 후의 황산 수용액 중의 스칸듐, 지르코늄 및 하프늄의 농도를 ICP 발광 분광 분석 장치(ICP-7500: 시마즈 세이사쿠쇼 가부시키가이샤 제조의 상품명, 이하 동일)로 측정하였다.

[비교예 1]

추출제를 PC-88A(다이하치 가가쿠 고교 가부시키가이샤 제조의 상품명, 주성분: 2-에틸헥실포스폰산-2-에틸헥실)로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 추출 및 역추출을 실시하고, 스칸듐, 지르코늄 및 하프늄의 농도를 측정하였다.

D2EHDGAA를 사용한 실시예 1에서는, 측정된 지르코늄 및 하프늄의 농도로부터 산출한 분리 계수가 81이며, 양호한 분리 특성을 나타내었다. 한편, PC-88A를 사용한 비교예 1에서는, 지르코늄 및 하프늄과 함께 스칸듐이 유기상에 추출되어 버려, 스칸듐과, 지르코늄 및 하프늄을 분리할 수 없었다.

[실시예 2]

추출제로서 D2EHDGAA를 사용하고, 도 1에 도시되는 각 부 및 배관을 구비하는 향류 다단 믹서 세틀러를 사용하여, 스칸듐과, 지르코늄 및 하프늄을 포함하는 수용액으로부터 지르코늄 및 하프늄을 추출하여 분리하였다.

추출제로서 D2EHDGAA를 사용하고, D2EHDGAA를 케로신에서 용해시켜 0.5㏖/ℓ의 용액을 조제하여, 유기상으로 하였다. 또한 염화스칸듐, 염화지르코늄, 염화하프늄을 사용하여 스칸듐을 0.2㏖/ℓ, 지르코늄을 0.01㏖/ℓ, 하프늄을 0.01㏖/ℓ로 하고, 황산으로 pH를 1로 조정한 혼합 수용액을 조제하여, 수상으로 하였다.

도 1 중의 추출부 A를 5단, 스크럽부 B를 3단, 역추출부 C를 4단으로 한 향류 다단 믹서 세틀러로, 상기 유기상과 수상에 대하여 20℃에서 추출 분리를 실시하였다. 도 1 중의 각 배관으로부터, 배관(1)으로부터 수상을 30ℓ/hr로, 배관(2)으로부터 유기상을 6.8ℓ/hr로, 배관(3)으로부터 4N의 수산화나트륨 수용액을 0.5ℓ/hr로, 배관(4)으로부터 5N의 황산 수용액을 0.04ℓ/hr로, 배관(6)으로부터 5N의 황산 수용액을 0.1ℓ/hr로 도입하고, 배관(5)으로부터 수상을 30.6ℓ/hr로, 배관(7)으로부터 역추출한 황산 수용액을 0.1ℓ/hr로 회수하였다.

정상 상태에 도달한 후, 추출부 A로부터 유기상을 회수하고, 이 유기상을 3N황산 수용액에 역추출하고, 역추출액 중의 스칸듐 농도를 ICP 발광 분광 분석 장치로 측정하였다. 또한, 배관(5)으로부터 회수한 수상 중의 스칸듐, 지르코늄 및 하프늄의 농도를 ICP 발광 분광 분석 장치로 측정하였다.

역추출액 중의 스칸듐 농도는 0.0002㏖/ℓ, 수상 중의 스칸듐 농도는 1.5㏖/ℓ, 지르코늄 농도는 0.0001㏖/ℓ, 하프늄 농도는 0.0001㏖/ℓ이고, 수상 중의 스칸듐, 지르코늄 및 하프늄의 총량에 대한 스칸듐의 비율은 99.9㏖％, 수상의 스칸듐 잔류율은 99.9㏖％였다.

[비교예 2]

추출제를 PC-88A로 한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여, 추출 및 역추출을 실시하고, 실시예 2와 마찬가지로 스칸듐, 지르코늄 및 하프늄의 농도를 측정하였다.

역추출액 중의 스칸듐 농도는 0.01㏖/ℓ, 수상 중의 스칸듐 농도는 0.02㏖/ℓ, 지르코늄 농도는 0.03㏖/ℓ, 하프늄 농도는 0.03㏖/ℓ이고, 수상 중의 스칸듐, 지르코늄 및 하프늄의 총량에 대한 스칸듐의 비율은 25㏖％, 수상의 스칸듐 잔류율은 25㏖％였다. 이 경우, 지르코늄 및 하프늄과 함께 스칸듐의 일부가 유기상에 추출되어 있고, 게다가 유기상으로부터 스칸듐이 0.01㏖％밖에 역추출되어 있지 않으므로, 유기상에 추출된 스칸듐의 일부밖에 역추출할 수 없었다. 이 결과로부터, PC-88A로는, 스칸듐과, 지르코늄 및 하프늄의 분리가 곤란함을 알 수 있었다.

1: 수상(제1 금속 및 제2 금속을 포함하는 수용액) 또는 이를 도입하는 배관
2: 추출제를 함유하는 유기상 또는 이를 도입하는 배관
3: 알칼리 용액 또는 이를 도입하는 배관
4: 산 수용액 또는 이를 도입하는 배관
5: 유기상에 추출되지 않고 잔류한 제1 금속을 포함하는 수상 또는 이를 회수하는 배관
6: 산 수용액(역추출액) 또는 이를 도입하는 배관
7: 유기상에 추출된 제2 금속을 역추출한 수용액 또는 이를 회수하는 배관
8: 유기상 또는 이를 순환시키는 배관
A: 추출부
B: 스크럽부
C: 역추출부

Claims

제1 원소로서 스칸듐과, 제2 원소로서 지르코늄, 하프늄 또는 이들 양쪽을 포함하는 수용액으로부터 용매 추출에 의하여 상기 제2 원소를 분리하는 방법이며,
하기 화학식 (1)
R¹R²NCOCH₂OCH₂COOH (1)
(화학식 중, R¹ 및 R²는 서로 동일하거나 또는 이종의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타내고, 적어도 한쪽은 탄소수 6 이상의 알킬기임)
로 표시되는 디알킬디글리콜아미드산을 추출제로서 함유하는 유기상과, 상기 수용액인 수상을 접촉시켜, 상기 제2 원소를 상기 유기상에 추출함으로써 분리하는 것을 특징으로 하는 추출 분리 방법.
제1항에 있어서, 상기 수용액이, pH가 3 이하인 산성 수용액인 것을 특징으로 하는 추출 분리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추출제가, 상기 화학식 (1) 중의 R¹ 및 R²가 모두 C₄H₉CH(C₂H₅)CH₂-로 표시되는 N,N-디-2-에틸헥실-3-옥사펜탄-1,5-아미드산인 것을 특징으로 하는 추출 분리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추출 분리를 향류 다단 믹서 세틀러에 의하여 행하는 것을 특징으로 하는 추출 분리 방법.