(57)【要約】  コージェネレーションプラントを含む鉱物プロセッシング設備を提供する。コージェネレーションプラントは電気エネルギーと廃熱とを、該設備と電気化学的酸生成プラントに提供し、電気化学的酸生成プラントは金属回収に使用する鉱酸を塩から生成する。
2013528696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）溶解した有価金属を含むプレグナント・リーチ溶液を形成するために有価金属含有材料を酸性リーチング溶液と接触させるステップ、
（ｂ）有価金属生成物およびリーチング溶液中の酸成分と塩基との反応から得られる副生成塩溶液を形成して、溶解有価金属を回収するステップ、
（ｃ）クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つにより、副生成塩溶液を酸成分および塩基に変換するステップ、
（ｄ）酸成分をステップ（ａ）の酸性リーチング溶液としてリサイクルするステップ、および
（ｅ）塩基成分をステップ（ａ）および（ｂ）の少なくとも一つにリサイクルするステップを含むプロセス。
【請求項２】
少なくとも大部分の副生成塩溶液が酸成分および塩基に変換され、少なくとも大部分の酸成分および塩基がリサイクルされる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
有価金属がレアアースであり、酸成分が塩酸であり、副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上であり、有価金属生成物がレアアース酸化物である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属が銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、酸成分が硝酸であり、副生成塩溶液中の塩が硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属がウランであり、酸成分がリン酸であり、副生成塩溶液中の塩がリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属が白金族金属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、副生成塩溶液中の塩が硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、酸成分が硫酸であり、および塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
有価金属がイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、酸成分が塩酸であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
酸成分が塩酸であり、および、変換ステップが水素ガスおよび塩素ガスを発生させ、変
換ステップはさらに次のステップ：塩素ガスを水素ガスと反応させて塩酸を作り出すステップを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
変換ステップが、
副生成塩溶液から少なくとも大部分の選択された多価不純物を取り除いて、精製された塩溶液を形成するステップと、
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つの中に精製された塩溶液を導入して酸成分および塩基を形成させるステップを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
選択された多価不純物が多価カチオンであり、選択された多価カチオンが塩基と副生成塩溶液の接触の結果、ｐＨの変化により誘発された沈殿により取り除かれるプロセスであり、導入ステップは、
追加の多価カチオン不純物を取り除くためにイオン交換樹脂と精製された塩溶液を接触させるステップと、
その後精製された塩溶液を塩濃縮器で処理して、濃縮および精製された塩溶液を形成するステップと、
濃縮および精製された溶液および鉱酸を陽極液の再循環タンクの中へ導入するステップとを含み、濃縮および精製された溶液は、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つに導入される、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
コージェネレーションプラントから電気エネルギーを受け取るステップであって、電気エネルギーは、接触、回収、変換、およびリサイクルステップの一つまたはそれ以上において使用されるステップと、
コージェネレーションプラントから廃熱を受け取るステップであって、廃熱が接触、回収、変換、およびリサイクルステップの一つまたはそれ以上で使用されるステップとをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
変換ステップにおいて生産される塩素および水素ガスの間の化学量論的バランスが維持されるステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
副生成塩溶液が有機汚染物質を含み、変換ステップが、
精製された塩溶液を生成するために少なくとも大部分の有機汚染物質を取り除くステップであって、精製された塩溶液はクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つに導入され酸成分および塩基を形成するステップを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
リサイクルステップのそれぞれで、酸成分および塩基の濃縮、ｐＨ調整、またはその両方が行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
請求項１のプロセスにより回収される、有価金属生成物。
【請求項１６】
（ａ）有価金属含有鉱物を含む供給材料の粉砕と、有価金属含有鉱物からの有価金属含有鉱物を含む濃縮物の形成とのうちの少なくとも１つを行うためのミル、
（ｂ）有価金属含有鉱物から有価金属を回収する処理プラントであって、ミルおよび処理プラントの少なくとも一つは鉱酸および塩基から副生成塩溶液を生成する処理プラント、
（ｃ）クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つを含み、副生成塩溶液から鉱酸および塩基を生み出し、ミルおよび処理プラントの少なくとも一つに提供する電気化学的酸生成プラントを含む設備。
【請求項１７】
有価金属がレアアースであり、酸成分が塩酸であり、副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上であり、有価金属生成物がレアアース酸化物である、請求項１６に記載の設備。
【請求項１８】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属が、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、酸成分が硝酸であり、副生成塩溶液中の塩が硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項１６に記載の設備。
【請求項１９】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属がウランであり、酸成分がリン酸であり、副生成塩溶液中の塩がリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項１６に記載の設備。
【請求項２０】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属が白金族金属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、副生成塩溶液中の塩が硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、酸成分が硫酸であり、および塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項１６に記載の設備。
【請求項２１】
有価金属がイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、酸成分が塩酸であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項１６に記載の設備。
【請求項２２】
酸成分が塩酸であり、電気化学的酸生成プラントが水素ガスと塩素ガスとを発生し、塩素ガスを水素ガスと反応させて塩酸を作り出す、請求項１６に記載の設備。
【請求項２３】
電気化学的酸生成プラントが：
副生成塩溶液から少なくとも大部分の選択された多価不純物を取り除いて、精製された塩溶液を形成し、
酸成分および塩基の形成のためクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つの中に精製された塩溶液を導入する、請求項１６に記載の設備。
【請求項２４】
選択された多価不純物が多価カチオンであり、選択された多価カチオンが塩基と副生成塩溶液の接触の結果、ｐＨの変化により誘発された沈殿により取り除かれ、電気化学的酸生成プラントは、
追加の多価カチオン不純物を取り除くためにイオン交換樹脂と精製された塩溶液を接触させ、
その後、精製された塩溶液を塩濃縮器で処理して濃縮および精製された塩溶液を形成し
、
濃縮および精製された溶液および鉱酸を陽極液の再循環タンクの中へ導入し、濃縮および精製された溶液はクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つに導入される、請求項２３に記載の設備。
【請求項２５】
電気および廃熱エネルギーをミルおよび処理プラントの少なくとも一つまたはそれ以上に提供するコージェネレーションプラントをさらに含む、請求項１６に記載の設備。
【請求項２６】
副生成塩溶液が有機汚染物質を含み、電気化学的酸生成プラントは有機汚染物質の少なくとも大部分を除去して、精製された塩溶液を形成し、精製された塩溶液をクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つの中に導入して、酸成分および塩基を形成させる、請求項１６に記載の設備。
【請求項２７】
（ａ）有価金属含有鉱物を含む供給材料の粉砕と、有価金属含有鉱物からの有価金属含有鉱物を含む濃縮物の形成とのうちの少なくとも１つを行うミル、
（ｂ）有価金属含有鉱物から有価金属を回収する処理プラント、および
（ｃ）電気エネルギーおよび廃熱エネルギーをミルおよび処理プラントの少なくとも一つまたはそれ以上に提供するコージェネレーションプラントを含むシステム。
【請求項２８】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つを含み、副生成塩溶液から鉱酸および塩基を生み出し、ミルおよび処理プラントの少なくとも一つに提供する電気化学的酸生成プラントをさらに含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
有価金属がレアアースであり、酸成分が塩酸であり、副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上であり、有価金属生成物がレアアース酸化物である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属が、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、酸成分が硝酸であり、副生成塩溶液中の塩が硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属がウランであり、酸成分がリン酸であり、副生成塩溶液中の塩がリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属が白金族金属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、副生成塩溶液中の塩が硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、酸成分が硫酸であり、および塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
有価金属がイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベ
リリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、酸成分が塩酸であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３４】
酸成分が塩酸であり、電気化学的酸生成プラントが水素ガスと塩素ガスとを発生し、塩素ガスを水素ガスと反応させて塩酸を作り出す、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３５】
電気化学的酸生成プラントが：
副生成塩溶液から少なくとも大部分の選択された多価不純物を取り除いて、精製された塩溶液を形成し、
酸成分および塩基の形成のためクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つの中に精製された塩溶液を導入する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３６】
選択された多価不純物が多価カチオンであり、選択された多価カチオンが塩基と副生成塩溶液の接触の結果、ｐＨの変化により誘発された沈殿により取り除かれ、電気化学的酸生成プラントは、
追加の多価カチオン不純物を取り除くためにイオン交換樹脂と精製された塩溶液を接触させ、
その後、精製された塩溶液を塩濃縮器で処理して濃縮および精製された塩溶液を形成し、
濃縮および精製された溶液および鉱酸を陽極液の再循環タンクの中へ導入し、濃縮および精製された溶液はクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つに導入される、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
電気および廃熱エネルギーをミルおよび処理プラントの少なくとも一つまたはそれ以上に提供するコージェネレーションプラントをさらに含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３８】
副生成塩溶液が有機汚染物質を含み、電気化学的酸生成プラントは有機汚染物質の少なくとも大部分を除去して、精製された塩溶液を形成し、精製された塩溶液をクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つの中に導入して、酸成分および塩基を形成させる、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３９】
溶解した有価金属を含むプレグナント・リーチ溶液を形成するために有価金属含有材料をリーチング溶液と接触させるステップと、
有価金属生成物を形成する溶解有価金属を回収するステップであって、酸と塩基との反応から得られる副生成塩溶液が、接触および回収ステップの少なくとも一つにより形成されるステップと、
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つにより、副生成塩溶液を酸および塩基に変換するステップと、
酸および塩基を、接触および回収ステップの少なくとも一つにリサイクルするステップを含むプロセス。
【請求項４０】
少なくとも大部分の副生成塩溶液が酸および塩基に変換され、少なくとも大部分の酸および塩基がリサイクルされる、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４１】
酸はリーチング溶液の成分であり、有価金属がレアアースであり、酸成分が塩酸であり、副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり
、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上であり、有価金属生成物がレアアース酸化物である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４２】
酸はリーチング溶液の成分であり、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属が銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、酸成分が硝酸であり、副生成塩溶液中の塩が硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４３】
酸はリーチング溶液の成分であり、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属がウランであり、酸成分がリン酸であり、副生成塩溶液中の塩がリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４４】
酸はリーチング溶液の成分であり、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、有価金属が白金族金属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、副生成塩溶液中の塩が硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、酸成分が硫酸であり、および塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４５】
酸はリーチング溶液の成分であり、有価金属がイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、酸成分が塩酸であり、塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４６】
酸が塩酸であり、および、変換ステップが水素ガスおよび塩素ガスを発生させ、変換ステップはさらに、塩素ガスを水素ガスと反応させて塩酸を作り出すステップを含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４７】
変換ステップが、
副生成塩溶液から少なくとも大部分の選択された多価不純物を取り除いて、精製された塩溶液を形成するステップと、
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つの中に精製された塩溶液を導入して酸成分および塩基を形成させるステップを含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４８】
選択された多価不純物が多価カチオンであり、選択された多価カチオンが塩基と副生成塩溶液の接触の結果、ｐＨの変化により誘発された沈殿により取り除かれるプロセスであり、導入ステップは、
追加の多価カチオン不純物を取り除くためにイオン交換樹脂と精製された塩溶液を接触させるステップと、
その後精製された塩溶液を塩濃縮器で処理して、濃縮および精製された塩溶液を形成するステップと、
濃縮および精製された溶液および鉱酸を陽極液の再循環タンクの中へ導入するステップ
とを含み、濃縮および精製された溶液は、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つに導入される、請求項４７に記載のプロセス。
【請求項４９】
コージェネレーションプラントから電気エネルギーを受け取るステップであって、電気エネルギーは、接触、回収、変換、およびリサイクルステップの一つまたはそれ以上において使用されるステップと、
コージェネレーションプラントから廃熱を受け取るステップであって、廃熱が接触、回収、変換、およびリサイクルステップの一つまたはそれ以上で使用されるステップとをさらに含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項５０】
変換ステップにおいて生産される塩素および水素ガスの間の化学量論的バランスが維持されるステップをさらに含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項５１】
副生成塩溶液が有機汚染物質を含み、変換ステップが、
精製された塩溶液を生成するために少なくとも大部分の有機汚染物質を取り除くステップであって、精製された塩溶液はクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つに導入され酸および塩基を形成するステップをさらに含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項５２】
請求項３９に記載のプロセスにより回収される、有価金属。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は一般的に、鉱物加工プラント及び設備、特に金属を回収する水精錬プラント及び設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱石および濃縮物から有価金属を回収する通常の方法は、鉱物酸で処理しリーチングすることである。例えば、レアアース金属は一般的に、塩酸で母岩を処理してリーチングさせることによって、バストネサイトから回収される。例えば、ウランは、リン酸でリーチングすることによって、ウランを含む母岩から回収することができる。銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、およびマンガンは、硝酸でリーチングすることによって母岩から回収され得る。銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルトおよびマンガンは硫酸または塩酸によるリーチングで母岩から回収され得る。
【０００３】
リーチングは有価金属を溶かし出すのに有効だが、多くの障害に遭遇している。水精錬プロセスは水を必要とする。入手可能な水の量が限定されている場合があるかもしれない。入手可能な水はしばしば塩水である。さらに、どんな生成した処理水でも、プロセスに適合していなければならない。典型的に、該処理水は、環境にとって有害で建設するための費用もかかり得る蒸発池を使用して処理される。蒸発池は特に長期にわたる環境フットプリントを持つ。さらに、リーチングプロセスは電気エネルギーを必要とする。電気エネルギーは、特に鉱床が遠方である場合、入手するのが困難または高価となり得る。その場合、一般的に鉱山運営者に対して、高い資本および操業経費をかけた、適切な発電設備の建設が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これら、およびその他の要請は、本明細書に開示された種々の様相、実施態様、および設定により解決することができる。
１つの実施態様において、クロルアルカリセルまたは二極性膜電気分解システムのような電気化学的な酸生成プロセスによって生産された鉱酸を使って、有価金属を含んでいる材料から有価金属を回収するためのプロセスが開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの設定において、プロセスは以下のステップを含む。
（ａ）リーチング溶液を有価金属含有材料と接触させ、溶解した有価金属を含むプレグナント溶液を生成するステップ、
（ｂ）溶解された有価金属を回収して有価金属製品および副産物塩溶液を生成するステップ、ここで典型的には副産物である塩溶液の少なくとも大部分が、接触および回収ステップの一つまたは両方における酸と塩基の反応でもたらされたものであるステップ、
（ｃ）クロルアルカリおよび二極性膜の、電気分解セルのうちの１つまたはそれ以上を用い、該副産物塩溶液を酸および塩基に変換するステップ、そして
（ｄ）酸および塩基の少なくとも大部分を接触および回収ステップ、もしくは接触または回収ステップにリサイクルするステップ。
【０００６】
一般的に、少なくとも大部分の該副産物塩溶液は酸および塩基に変換され、そして少なくとも大部分の該酸および塩基がリサイクルされる。
１つの応用において、該酸はリーチング溶液の成分であり、該有価金属はレアアースで
あり、該酸成分は塩酸であり、該副産物塩溶液中の塩は塩化ナトリウム及び塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、該塩基は水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上であり、そして該有価金属生成物はレアアース酸化物である。
【０００７】
もう１つの応用において、該酸は該リーチング溶液の一成分であり、二極性膜電気分解セルが採用され、該有価金属は銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、およびマンガンのうちの一つまたはそれ以上であり、該酸成分は硝酸であり、該副産物塩溶液中の塩は硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、そして該塩基は水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である。
【０００８】
もう１つの応用において、該酸は該リーチング溶液の一成分であり、二極性膜電気分解セルが採用され、該有価金属はウランであり、該酸成分はリン酸であり、該副産物塩溶液中の塩はリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、そして該塩基は水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である。
【０００９】
さらにもう１つの応用において、該酸は該リーチング溶液の一成分であり、二極性膜電気分解セルが採用され、該有価金属は白金族金属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副産物塩溶液中の塩は硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、該酸成分は硫酸であり、そして該塩基は水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である。
【００１０】
さらにもう１つの応用において、該酸は該リーチング溶液の一成分であり、該有価金属はイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、コバルト、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副産物塩溶液中の塩は塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、該酸成分は塩酸であり、そして該塩基は水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である。
【００１１】
プロセスの設定は、電気化学的酸発生プラントの上流における副産塩溶液の精製を含んでもよい。一つの例において、該副産物塩溶液から、ある選択された多価不純物の少なくとも大部分が取り除かれ、純化された塩溶液となる。該選択された多価不純物とは通常、副産物塩溶液に塩基を接触させ、ｐＨ変化させて沈殿させて副産物塩溶液から取り除かれたカチオンである。もう一つの例において、取り除かれる不純物は有機物であり、これは供給材料およびプロセス中の有機試薬、供給材料またはプロセス中の有機試薬の使用に源を発することがある。
【００１２】
プロセスの設定には該精製された塩溶液を塩濃縮機により濃縮して濃縮精製溶液を生成すること、引き続いて、該濃縮精製溶液（およびオプションとして鉱酸）を陽極液の再循環タンクへ導入することが含まれ得る。該塩溶液は該タンクから引き出され、電気化学的な酸生成プラントに提供される。
【００１３】
塩酸を効率よく生成させるため、変換ステップで生成される塩素と水素ガスは化学量論的なバランスが典型的に維持される。
該プロセスは特に、その中で酸と塩基が反応して塩副産物溶液を形成する金属回収操作に応用される。塩副産物溶液は電気化学的に酸および塩基成分に再生され、それから該プロセスに再使用される。
【００１４】
さらなる実施態様においては、コージェネレーションプラントが金属回収プロセスの適切なプロセスステップに廃熱および電気エネルギーを提供するために使用される。
該実施態様、様相、設定は、この特別の設定により、多くの利点を提供することができる。まず、該プロセスは地中の帯水層から、および工業プロセスで発生したか、もしくは地中の帯水層から、または工業プロセスで発生した廃塩溶液を経済的に処理するために使用することができる。該電気化学的酸生成プラントは、廃塩（例：塩化ナトリウム）水（例えば蒸発池や地中の帯水層からのもの）を鉱酸（例：塩酸）とその他の有用生成物（例：水酸化ナトリウム、水酸化カリウム）に変換する。該鉱酸およびその他の有用生成物は該工業プロセス（例：水精錬有価金属回収プロセス）で使用および販売、もしくは使用または販売することができる。該材料リサイクルが大いに酸性および苛性の試薬の必要量を減らすことができる。該コージェネレーションプラントは該酸生成プラントに電力および熱を供給することができる。この組み合わせは環境に肯定的な影響をもたらす。１例では、約４２４．６トン（９３６，０００ポンド）／年の水、および約４万７千トン（１０４，０００，０００）ポンドの塩が鉱物処理プラントに戻ってリサイクルされる。この方法論が、ＥＦの代表といえる廃水池の要請を回避することができ、しかも同時に操業コストが削減される。例えば試薬コストおよび輸送の需要を際立って減らすことができる。該水が内部でリサイクルされるから、新鮮な水への需要は劇的に減少し得る。
【００１５】
これらおよびその他の利点はこの開示により明確となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施態様に従ってプラントを示すブロック図である。
【図２】実施態様に従ってプラントを示すブロック図である。
【図３】実施態様に従って精製プロセスを示すブロック図である。
【図４】二価であるマグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムのカチオンの、各供給溶液中での濃縮、およびその後の沈殿段階Ｍ１、Ｍ２およびＭ３ならびにイオン交換段階ＩＸ−１およびＩＸ−２を示す。
【図５】三価であるランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウムおよび鉄カチオンの、各供給溶液中での濃縮およびその後の沈殿段階Ｍ１、Ｍ２およびＭ３ならびにイオン交換段階ＩＸ−１およびＩＸ−２を示す。
【図６】約８３ｍｇ／Ｌのランタンを（塩化ランタンとして）含有する溶液によりイオン交換樹脂（商標名：アンバーライトアンバーライト７４８ｉ）（約４ｇ）を約２．５ｍＬ／分という流速、約２１度（摂氏）で試行させた場合の試行曲線を示し、ここでｘ軸は、アンバーライト７４８ｉに試行しているランタン溶液の合計体積、ｙ軸は試行用カラムからの廃液中のランタン濃度（単位：ｍｇ／リットル）である。
【図７】ランタンを保持したアンバーライト７４８ｉ樹脂から回収したそれぞれの留分中のランタン濃度を示す。
【図８】ランタンを保持したＩＰＣ７４７樹脂から回収したそれぞれの留分中のランタン濃度を示す。
【図９】ＮａＣｌ７５ｇ／Ｌ溶液の１２リットルから塩を分離するプロセス中の電流、電圧、温度および塩分の変化を示す。
【図１０】ＮａＣｌ９５ｇ／Ｌの塩分供給から塩を分離するプロセスの電流、電圧および温度を示し、また、結果として起こる塩分供給のＮａＣｌ濃度の減少および、塩分離セルの酸および塩基タンク中の酸及び塩基濃度のそれぞれの増加を、時間の関数として示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここに使われる限り、「少なくとも１つ」、「１つまたはそれ以上」、および「および／または」とは、操作において共同と独立の両方であって制限がないことを表現する。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくともひとつ」、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくともひと
つ」、「Ａ、Ｂ、およびＣの１つまたはそれ以上」「Ａ、Ｂ、またはＣの１つまたはそれ以上」「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」とは、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、ＡとＢを一緒に、ＡとＣを一緒に、ＢとＣを一緒に、またはＡ、Ｂ、Ｃを一緒に、を意図する。
【００１８】
用語「ある（ａ、ａｎ）」ものとはそのものの一つまたはそれ以上を示す。したがって、「ある」、「一つまたはそれ以上」および「少なくとも一つ」はここでは相互交換可能に使われ得る。用語「からなる」「を含む」および「を有する」は互換的に使われ得る。
【００１９】
「吸収」は、ひとつの相から異なる相への物質の結合をいう（例：液体は固体に吸収され、気体は液体に吸収される）。吸収とは原子、分子またはイオンが何らかのバルク相−気体、液体、固体物質に入りこむ、物理的または化学的な現象またはプロセスである。これは吸着とは異なるプロセスである、というのも吸収を受けている分子は該表面のそばに（吸着の場合のように）表面が引き寄せられるのではなく、全体が引き寄せられる。
【００２０】
「吸着」は気体、液体、または溶液の原子、イオン、生体分子、または分子が、表面に粘着することである。このプロセスは該吸着質（堆積した分子または原子）の膜を該吸着材の表面に生成する。これは吸収とは異なり、この場合ある流体は、液体または固体に浸透または溶解する。表面張力と同様、吸着は一般的に表面エネルギーの結果である。結合の正確な性質は、使用される種類の細部構造に依存する、しかし吸着プロセスは一般的に物理吸着（ファンデルワールス力の弱い結合特性）または化学吸着（共有結合の強い結合特性）として分類される。これはまた、静電引力のために起こることもある。
【００２１】
「ミル」は、金属含有材料を処理するいかなる設備または複合設備も指し、特に供給材料から、金属、または金属含有鉱物を回収、または実質的に隔離するものをいう。一般的に、該ミルとは破砕機、または自己制御、半自己制御の、あるいは自己制御でない粉砕器を含む、開放または閉鎖粉砕回路を含む。
【００２２】
「鉱酸」は、無機酸、例えば硫酸、硝酸、または塩酸である。
「レアアース」は、化学元素の大分類を指し、スカンジウム（元素番号２１）、イットリウム（３９）およびランタン（５７）から７１（ルテニウム）に及ぶ、（ランタノイドとして知られる）１５種の元素を含む。
【００２３】
「塩」は酸と塩基の中和反応により得られるイオン化合物である。塩はカチオン（正に荷電したイオン）とアニオン（負に荷電したイオン）から構成され、生成物は電気的に中性である（正味荷電はない）。これらの構成イオンは塩化物イオン（Ｃｌ−）のような無機イオンであってもよいし、同様に酢酸イオン（ＣＨ３ＣＯＯ−）のような有機イオンであってもよく、フッ化物イオン（Ｆ−）のような単原子イオンであってもよいし、硫酸イオン（ＳＯ４２−）のような多原子イオンであってもよい。水に溶解されたときに加水分解して水酸化物イオンを発生する塩は塩基性塩であり、水中で加水分解してヒドロニウムイオンを発生する塩は酸性塩である。
【００２４】
「吸着剤」はもう１つの物質を吸着させる材料である。すなわち、該材料が収着によってそれを引き寄せる能力または傾向を持っている。
「吸収する」は、収着によって液体またはガスのどちらも溶かすことを意味する。
【００２５】
「収着」は吸着および吸収を指し、脱着は吸着の逆の意味である。
前述の記載は、ここに開示された該様相、実施態様、設定のうちいくつかの様相について理解を導くために単純化された要約である。この要約は、該この要約は、様相、実施態様、設定の広範な概要でも包括的な概要でもない。鍵となるまたは不可欠の要素を識別することや、該様相、実施態様もしくは設定の範囲を正確にとらえることのいずれも意図し
ないが、下に代表される、より詳細な描写への導入の簡単な形で選択したコンセプトを提示することを意図している。上記の内容から分かる通り、他の様相、実施態様および設定は、上で明かにされたまたは下に詳細に記述された特徴を単独で、または組み合わせて利用可能である。
【００２６】
添付した図画は発明の特定に取り入れられ、または一部を形成して、本明細書に開示された様相、実施態様、または設定の例を例証するためのものである。図画は、詳細な説明と共に、該様相、実施態様、または設定の原則を説示する。図面は、様相、実施態様、または設定がどのように製造・使用されるかを、好ましい例または代替例として単純化して例証し、該様相、実施態様、または設定をただ例証され、詳細に記載された例だけに制限するものとは解釈されない。
【００２７】
以下の図面に示される通り、さらにその他の特長および利点が以下の多様な様相、実施態様、または設定のより詳細な説明から明確になることは、次の図面中による説示と同様である。
【００２８】
最初の実施態様は、材料１０４を処理する工業プラント１００である。
まず工業プラント１００が図１を参照して議論されるであろう。工業プラント１００は、ミル１０８、処理プラント１１２、電気化学的な酸生成１１６、およびコージェネレーション（熱電併給）プラント１２０を含む。該工業プラント１００が有価金属を含む供給材料１０４を処理する。
【００２９】
有価金属を含んでいる供給材料１０４は採鉱された鉱石、濃縮物、選鉱くず、冶金残滓またはそれらの混合物から構成され得る。一般的に、有価金属を含んでいる供給材料１０４は、酸溶解性の金属から構成される。元素周期表を参照すれば、有価金属は典型的に遷移金属、その他の金属、アクチニド金属、あるいはレアアース金属（希土類金属。例：ランタノイド）である。該金属は、軽金属または重金属と見なされ得る。有価金属の個々の事例は次のものを含む：アンチモン、ウラン、ランタノイド、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、チタン、クロム、金、銀、コバルト、スズ、亜鉛、カドミウム、マンガン、および白金族金属。有価金属含有材料１０４中の金属は典型的に、（深海岩、深成岩、半深成岩、噴出、滲出であるかにかかわらず）火成（火成または堆積性の出身であるかにかかわらず）変性の、あるいは（砕屑性堆積物または化学沈殿物にかかわらず）堆積性の鉱物であり、硫化物、酸化物、リン酸塩、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、珪酸塩、テルル化物、オキシ塩、硫塩、とその混合物である。
【００３０】
模範的なレアアース含有鉱物はバストネサイト、（炭酸塩−フッ化物塩鉱物）とモナザイトを含む。その他のレアアースを含む鉱物は斜エスキナイト、カツレン石、燐灰石、ブリソル石、ブロック石、セル石、沸素セル石、蛍石、ガドリン石、パリス石、スチルウェル石、シンキス石、チタン石、ゼノタイム、ジルコンおよびジルコノライトを含む。模範的なウラン鉱物は閃ウラン鉱（ＵＯ２）、瀝青ウラン鉱（混合酸化物、通常Ｕ３Ｏ８）、ブランネル石（ウラン、レアアース、鉄及びチタンの複合酸化物）コフィン石（珪酸ウラン）、カルノー石、燐灰ウラン石、ダビッド鉱、ゴム石、燐銅ウラン鉱およびウラノフェンを含む。模範的な銅鉱物は赤銅鉱、輝銅鉱、銅藍、斑銅鉱、孔雀石、藍銅鉱、珪孔雀石および黄銅鉱を含む。模範的なニッケル鉱物は針ニッケル鉱およびスマルト鉱を含む。模範的なコバルト鉱物はスマルト鉱またはスパイスコバルトとして知られているヒ化物、Ｃｏ（Ａｓ２）、輝コバルト鉱またはグランスコバルトとして知られている硫ヒ化コバルト（ＣＯＡｓＳ）またはコバルト華として知られている水和ヒ化物（Ｃｏ（ＡｓＯ４）２・８Ｈ２Ｏ）を含む。模範的なモリブデン鉱物は輝水鉛鉱（ＭＯＳ２）とモリブデン鉛鉱（ＰｂＭｏＯ４）を含む。
【００３１】
上記の内容から分かる通りに、有価金属は当業者に知られている他の鉱物の様々な種類に含まれている。さらに上記の内容から分かる通り、有価金属を含む供給材料１０４は、様々な鉱物および有価金属含有鉱物、もしくは様々な鉱物または有価金属含有鉱物、そして非有価金属含有鉱物および金属非含有鉱物、もしくは非有価金属含有鉱物または金属非含有鉱物の混合物を含み得る。
【００３２】
有価金属を含んでいる供給材料１０４は、ミル１０８に導入され、粉砕材料１２２および廃棄物１２４を生産する。該有価金属を含む供給材料１０４によって、ミル１０８は多くの異なった設定のいずれも有してよい。
【００３３】
一つの設定において、該ミル１０８は、入ってくる有価金属を含む供給材料１０４のサイズの平均値または中央値を減少させるための（水１２８を使った）湿式および乾式、もしくは湿式または乾式粉砕回路、次の処理のために粉砕された供給材料を調整するひとつまたはそれ以上の調整容器、および濃縮物または選鉱くず留分からそれぞれ金属含有鉱物を単離するダイレクトまたはリバース浮遊回路を含む。浮遊回路は昇温（周囲の温度および粉砕された供給材料の温度、もしくは周囲の温度または粉砕された供給材料の温度と比較して）下で稼働することがある。ミル１０８は、その他の濃度装置またはメカニズム、例えば重力または特定の比重分離メカニズム（例：デキャンテーション回路、サイクロン、水力分級器、機械的分級器、沈殿槽など）、サイズ分離メカニズム（例：停止および振動ふるい、フィルター、グリズリー、トロンメル（回転ふるい）など）、磁力分離メカニズムおよびカラー分離メカニズムのような、他の濃度装置またはメカニズムを有するか、または含有することができる。該ミル１０８は、乾燥機、スラリー容器、混合または調整容器、ポンプ、濃縮器、コンベア、スクリュー供給機、かくはん機などを含む他の成分を含み得る。水１２８は供給材料を次のプロセスのためにスラリー化するのに使用される。
【００３４】
処理プラント１１２は、粉砕材料１２２を金属含有生成物１３６および副生成物または廃棄物１３２に変換する。粉砕材料１２２に依存して該処理プラント１１２は、ミル１０８と同様に、多くの異なる設定のいずれでも持つことができる。
【００３５】
１つの設定において、該処理プラント１１２は酸化的または非酸化的リーチング回路を含み、これは周囲温度または昇温下で実行される、大気または超大気の、ヒープ、大樽、およびタンク、もしくはそのいずれかのリーチである。これにおいて、浸出溶液が粉砕材料１２２に適用され、化学的におよび生物学的に、もしくは化学的にまたは生物学的に少なくとも大部分の一つまたはそれ以上の有価金属が粉砕材料１２２からリーチおよび溶解、もしくはリーチまたは溶解し、後に副生成物および廃棄物、もしくは副生成物または廃棄物１３２を残す。該副生成物材料１３２はバレンである有価金属含有材料を構成する場合がある。代わりに該浸出溶液が、また、若干の有価金属含有材料１０４に含まれる硫化物、炭酸塩、酸化物、リン酸塩、ハロゲン化物、ケイ酸塩などの阻害効果を克服するために使われてもよい。
【００３６】
浸出溶液の組成は、有価金属含有材料１０４に含まれる組成物に依存する。典型的な浸出溶液は鉱酸、例えば硫酸、硝酸、リン酸、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸、フッ化水素酸、およびそれらの混合物である。該浸出溶液は他の無機および有機酸を含み得る。一度溶解されれば、有価金属は不純物例えば鉄から、ふさわしい回収技術例えば沈殿（カチオンおよびアニオン、もしくはカチオンまたはアニオン）イオン交換（例：樹脂または溶媒）、収着（例：炭素リーチングおよび樹脂リーチング）、溶媒抽出、電気化学（例：電解採取）、焼成、焙焼、精錬、合金化、浸炭、重量法、その他の精製およびこれらの組み合わせにより単離される。該処理プラント１１２は乾燥機、スラリー容器、混合容器、調整容器、ポンプ、濃縮器、コンベヤー、フィルター、スクリューフィーダー、かくはん機
などを含む、他の成分を含むことができる。上記の内容から分かる通り、鉱酸および塩はまた、イオン交換媒体（例：樹脂または溶媒）から有価金属を取り去る剥離剤として、または電解採取における溶媒および電解液、もしくは溶媒または電解液として使用され得る。
【００３７】
該処理プラント１１２の１つの設定において苛性ソーダ（ＮａＯＨ）は該イオン交換樹脂にナトリウムイオンを供給するための溶媒抽出に使われる。レアアース金属イオンが該イオン交換樹脂上の該ナトリウムイオンを置換する。レアアース金属イオンは生産冶金の当業者たちに知られている技術によって次の回収のために塩酸で該樹脂から剥離される。
【００３８】
工業プラント１００はさらに電気化学的酸生成プラント１１６を含む。一般的に電気化学的酸生成プラント１１６は塩１１８から、一つまたはそれ以上の、処理プラント１１２で使用される浸出溶液、剥離剤および電解液、もしくは剥離剤または電解液の少なくとも大部分を生産する。該電気化学的酸生成プラント１１６は元素形態ハロゲンおよびアルカリ金属水酸化物を生産するためにハロゲン含有アルカリ金属塩を電気分解する。電気化学的酸生成プラント１１は異なる設定であってもよく、一般的にクロルアルカリ電気分解プロセス、塩分離電解プロセスまたは二極性膜電気透析プロセスのうちのひとつあるいはその組み合わせを含む。
【００３９】
上記の内容から分かる通り、該クロルアルカリプロセスは膜電気分解セル、隔膜電気分解セル、または水銀（例：カストナー−ケルナープロセス）電気分解セルとして設定されることができる。水銀に関連する環境問題のために好ましいセルタイプは該膜セルである。
【００４０】
該膜セルにおいて該クロルアルカリプロセスは、飽和した、または実質的に飽和したハロゲン含有（一般的にアルカリ金属含有）塩（例：塩素を含んでいる塩）をアノードコンパートメント中で電気分解を行い、元素形態のハロゲン（例：塩素ガス）と塩陽イオン（例：アルカリ金属）水酸化物を生産する。通常、水酸化物は苛性ソーダ（例：水酸化ナトリウム）で構成される。アノードおよびカソードは電気的に連結され、該アノードおよびカソードの間に該コージェネレーションプラント１２０によって電位が負荷され、電流が該アノードおよびカソード間に流れる。該アノードで、塩化物イオンが塩素に酸化される：
２Ｃｌ−→  Ｃｌ２＋２ｅ−  （１）
該カソードにおいては、水の水素が気体水素に還元され、該溶液中に水酸化物イオンを放出する：
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →Ｈ２＋２ＯＨ−  （２）
該クロルアルカリプロセスは該アノードおよびカソードコンパートメントを分離しているイオン透過性の膜を含む。該アノードおよびカソードコンパートメントの間の荷電バランスを維持するために、該陽イオン（例：Ｎａ＋−あるいはＫ＋）が該イオン透過性膜を通してアノードコンパートメントから陽極コンパートメントまで通過し、そこで水酸化物イオンと反応して、例えば、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を生産する。（塩化物アニオンのような）少なくとも大部分の該ハロゲンアニオンと（水酸化物イオンのような）他のアニオンは該膜によって通過せず、該アノードコンパートメント中にとどまる。塩水がＮａＣｌであると想定すると、塩水の電気分解反応の全体は次の通りである。
【００４１】
２ＮａＣｌ  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  Ｃｌ２  ＋  Ｈ２  ＋２ＮａＯＨ  （３）
塩１１８が塩化カリウムである場合、該塩の電気分解はアノードコンパートメントで塩素ガスを、およびカソードコンパートメントで水酸化カリウムを生産する。
【００４２】
膜は、塩素および水酸化物イオンの間での反応を防ぐ。仮に反応が起これば、塩素はバ
ランスをくずして塩素および次亜塩素酸を形成するにいたる。
Ｃｌ２＋２ＯＨ−  →  ＣＩ−  ＋  ＣＩＯ＋  ２Ｈ２Ｏ  （４）
約６０℃以上では塩素酸が発生する。
【００４３】
３Ｃｌ２＋６ＨＯ−  →  ５Ｃｌ−  ＋  ＣｌＯ３−＋  ３Ｈ２Ｏ  （５）
アノードが作り出した塩素ガスおよびカソードで作り出した水酸化ナトリウムが化合させられれば、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）（下の反応式６を参照）および塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ３）、もしくは次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）または塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ３）、が生産される、
隔膜セル中で、アノードおよびカソードコンパートメントがイオン透過性隔膜によって分離される。塩水が該アノードコンパートメントに導入されカソードコンパートメントの中に流れ込む。該膜セルのように、ハロゲンイオンが元素ハロゲンを作り出すためにアノードで酸化され、該カソードで、水が、例えば苛性ソーダおよび水素に分解される。隔膜がハロゲンとの苛性ソーダの反応を防ぐ。希釈された腐食性の塩水がセルに残る。該苛性ソーダは典型的には濃度が約５０％であり、塩は除かれている。これは蒸発プロセス（下に記載）を用いて行われ得る。ハロゲンは一般的に酸素分子を含むが、これは液化および蒸発によって取り除ける。
【００４４】
イオン交換膜はどんな陽イオン−または陰イオン−イオン透過性膜または二極膜でもよく、一般的には水酸化物アニオンの存在下で実質的に安定なイオン膜である。さらに一般的には、該イオン膜はアルカリイオンに透過性であり、水酸化物および塩化物アニオン、もしくは水酸化物または塩化物アニオンには実質的に不透過性である。該イオンの透過性膜は１つまたはそれ以上の懸垂スルホン酸基を有するフッ素ポリマー、１つまたはそれ以上のスルホン酸基を有するフッ素ポリマーの組成物、１つまたはそれ以上のカルボン酸基、リン酸基、およスルホンアミド基もしくはそのいずれかを有するフッ素ポリマー、およびフッ素化膜から構成され得る。模範的な膜はデュポン社により生産されるナフィオン（商標名）でありこれは実質的に陽イオンを渡し、しかし実質的に中性およびアニオンをはじく。
【００４５】
隔膜はどんな適切なイオンの透過性の材料であり得る。典型的に、該隔膜はアスベストから作られたイオン透過性膜である。
該クロルアルカリプロセスが＋１の電荷を持つアルカリ陽イオンであるという条件で論じてきたが、該プロセスがアルカリ陽イオン以外の陽イオンを含むことができることも理解され得る。他の陽イオンは＋２、＋３または＋４の電荷を持ち得る。該イオン膜は、他の陽イオンに透過性であるよう、および選択されたイオンや流体力学半径を持っている陽イオンを通過させるように、もしくは他の陽イオンに透過性であるよう、または選択されたイオンや流体力学半径を持っている陽イオンを通過させるよう設定されることができる。
【００４６】
多くの生成物が生成され得る。模範的な塩水溶液として塩化ナトリウムを使って：
Ｃｌ２＋２ＮａＯＨ  →  ２ＮａＣｌＯ（ｂｌｅａｃｈ）  （６）
Ｃｌ２＋Ｈ２  →  ２ＨＣｌ（ｇ）  （７）
ＨＣｌ（ｇ）＋Ｈ２Ｏ  →  ＨＣｌ（ａｑ）  （８）
反応式７は、アルカリ土類金属、典型的にはカルシウムによって触媒される。
【００４７】
これらの反応式はＮａをＫで置換すれば塩がＫＣｌである場合にも当てはまる。
これらの反応式は酸化状態における相違に適切な変更がなされるなら塩素以外のハロゲンにも当てはまる。
【００４８】
もう１つの実施態様において、イオン膜が二極性膜電気透析膜プロセスを構成すること
ができる。一般的に、二極性膜電気透析プロセスは、カソードコンパートメントのような供給（希釈）コンパートメントおよび、アノードコンパートメントのような濃縮（塩水）コンパートメントが、アノードおよびカソードコンパートメントの間に配置されたひとつまたはそれ以上のアニオン交換膜およびひとつまたはそれ以上のカチオン交換膜により区画されてなる二極性膜電気透析セル中で行われる。たいていの二極性膜電気透析プロセスにおいて、多数の二極性膜電気透析セルが、交互にアニオンおよびカチオン交換膜が多数の二極性膜電気透析スタックを形成する状態で、二極性膜電気透析スタックと呼ばれる設定に配置される。二極性膜電気透析プロセスは蒸留技術や他の膜ベースのプロセス（逆浸透膜のような）と比較して、が、溶け込んだ溶存種が供給流からむしろ逆行して引き離されるという点が特徴的である。
【００４９】
二極性膜電気透析プロセスまたは「水分離」プロセスは、特に薬物添加することなく、副生成物や排水流、コストのかかる下流の精製ステップを回避しつつ、水性塩溶液を酸および塩基に変換する。電界の力で、二極性膜は水を切り離して水素（Ｈ＋、実際はヒドロニウムイオンＨ３Ｏ＋）とヒドロキシル（ＯＨ−）イオンにすることができる。該膜はアニオンおよびカチオン交換層、および水性塩溶液の外側から水が拡散する場所となる薄いインターフェイスで形成されている。水分離反応から取り出されたＨ＋およびＯＨ−イオンの、該二極性膜からの輸送は、二極性膜が正確に電気的に方向づけられていれば可能である。該アニオン交換側が該アノードに直面し、カチオン交換側がカソードに直面するという状態で、ヒドロキシルアニオンがアニオン交換層を横切って輸送され、水素陽イオンはカチオン交換層を通過して輸送される。該生成されたヒドロキシルおよび水素イオンは電気透析スタック中で酸及び塩基を作成するための塩のカチオンとアニオンと合流して使用される。
【００５０】
二極性膜電気透析は、多くの異なるセル設定を使うことができる。例えば、従来の電気透析セルに二極性膜を配置することで３コンパートメントのセルが形成される。二極性膜の両側がアニオンおよびカチオン交換膜によって挟まれ３コンパートメントを形成し、すなわち、酸は該二極性とアニオン交換膜の間に、塩基は二極性と陽イオン交換膜の間に、そして塩はカチオンおよびアニオン交換膜の間になる。電気透析スタックとして、多くのセルが１つのスタック中に導入され、多岐管システムがすべての対応コンパートメントに並列に供給し、スタックを横断する３回路：すなわち酸、塩基および塩の回路を創造することができる。他の設定は、二極性およびカチオン交換膜（のみ）あるいは二極性およびアニオン交換膜による２コンパートメントのセルを含む。
【００５１】
上記の内容から分かる通り、該電気化学的酸生成プラント１１６がクロルアルカリプロセスに先立って、および後に、もしくはクロルアルカリプロセスに先立ってまたは後に行なわれる二極性膜電気透析プロセスを含むことができる。該二極性膜電気透析プロセスはアノードおよびカソードコンパートメントそれぞれによって産み出された水流をさらに精製する。
【００５２】
一般的に、処理プラントで使われる少なくとも大部分の鉱酸１４２および水酸化物１９０、例えば浸出溶液、剥離または再生薬剤もしくは電解液のようなものは、適切な塩から電気化学的酸生成プラント１１６によって生産される。例示のために、塩酸は、典型的に適切な触媒の存在下で、アノードコンパートメントからの塩素ガスとカソードコンパートメントからの水素ガスを燃焼させることによってアルカリ金属塩化物から作り出される（上の等式７参照）。ヒドロ硫酸または硫酸はアルカリ金属硫酸塩の塩分解または二極性膜電気透析の技術により生産される。その他の例では、硝酸はアルカリ金属硝酸塩から、リン酸はアルカリ金属リン酸塩から生産され、臭化水素酸はアルカリ金属臭化物から、ヨウ化水素酸はアルカリ金属ヨウ化物から、フッ化水素酸はアルカリ金属フッ化物から製造される。
【００５３】
電気化学的酸生成プラント１１６はまた、販売のために生成物１４０、およびリサイクルのために水１９８を生産することができる。このような生成物の例は水素ガス、ハロゲンガス（例：塩素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガスなど）、苛性ソーダ、漂白剤（次亜塩素酸のような）などを含む。
【００５４】
１つの形式において、該塩含有溶液１５０が該処理プラント１１２によって出力される。該塩含有溶液１５０は、例えば、リーチング、溶媒抽出および電解採取プロセスの一つまたはそれ以上により生産される。１つの処理プラント設定１２では、苛性ソーダは該イオン交換樹脂にナトリウムイオンを供給するための溶媒抽出で使われる。有価金属イオンがイオン交換樹脂上の該ナトリウムイオンを置き換える。該有価金属イオンは抽出精錬の当業者たちに知られている技術によって次の回収のために塩酸によって該樹脂から剥離される。
【００５５】
該電気化学的酸生成プラントにおいて、該塩含有溶液１５０は第一の精製システム中で、苛性ソーダ（またはプラント１１６のカソードコンパートメントのセル蒸留物）、炭酸ナトリウム、および他の添加剤、もしくはそのいずれかを用いた、カルシウム、マグネシウム、および鉄のような、多価金属イオン不純物を少なくとも大部分除去することのできる化学処理を受ける。このような多価カチオンは該イオン交換膜および二極性膜電気透析スタック、もしくは該イオン交換膜または二極性膜電気透析スタックの性能および操業寿命に有害な影響を与えかねない。濃縮機とフィルターのひとつまたは両方が一般的に多価不純物を取り除く。
【００５６】
処理された塩を含む溶液は、それから第二の精製システムを通過して、いかなる残存多価カチオンもほとんど取り除かれる。苛性ソーダがｐＨを調節し、第二の精製システムへの導入前に約ｐＨ７を超えさせるために使われ得る。膜オペレーションと結び付けられるどんな従来の第二の塩水精製処理システムでも、例えばキレートイオン交換樹脂のように、使用できる。塩水のリン酸塩処理も使用できる。リン酸塩で膜効率をより維持できる方法で該膜上にジェルコートを形成することができる。
【００５７】
該精製された塩含有溶液はそれから蒸発器、エネルギー効率のよい蒸気再圧縮器、あるいはその組み合わせのような、塩濃縮機によって処理される。復熱装置とエルトリエーション・レッグの適切な使用によるこれら機械の適切な設計により、エネルギー効率がよく、要求されたスラリー濃縮について遠心分離機にかけてスラリー由来の固体塩を分離する必要がないためコントロールが簡単であると判断されている。該スラリーはそれから陽極液再循環タンクに導入され、（塩素および水素ガスから生産された）塩酸のような鉱酸が導入される。陽極液再循環タンクから、該スラリーがアノードコンパートメントに導入される。このプロセスは該クロルアルカリセルが膜よりむしろ隔膜を使う場合は必要ない。
【００５８】
コージェネレーションプラント１２０について記述すると、該コージェネレーションプラント１２０が電源１７０および廃熱１８０（例：蒸気）を発生させるためにどんな適切な燃料源１６０でも使用する。電源１７０はミル１０８、処理プラント１１２、電気化学的酸生成プラント１１６の一つまたはそれ以上のユニットオペレーションで使用される。理解されるように、「コージェネ」またはコージェネレーションとは、熱機関または発電設備を、発電と有用な熱を同時に発生させるために用いるものである。どんなコージェネ発電プラントでも使用できるが、通常のコージェネレーションプラントは、廃熱をガスタービンの送気管ガスとして用いるガスタービンコージェネレーションプラント、レシプロガスエンジンを使ったガスエンジンコージェネレーションプラント、コージェネ発電に適合するコンバインドサイクル発電プラント、該加熱システムを蒸気タービンのための復水器として使う蒸気タービンコージェネレーションプラント、および加熱に適した排気を行
う融解炭酸塩燃料電池を含む。より小さいコージェネレーションプラントは典型的にはレシプロまたはスターリングエンジンを使う。該熱は排気部およびラジエーターから取り除かれる。
【００５９】
燃料源１６０はいかなる適切な燃焼燃料源であってもよく、圧縮または液化天然ガス、石炭、メタン、石油、液化石油ガス、ディーゼル燃料、灯油、石炭、プロパン、その他の化石燃料、放射性材料（例：ウラン）及びその他の代替燃料、例えばバイオディーゼル、バイオアルコール（メタノール、エタノールおよびブタノール）、水素、ＨＣＮＧ、液体窒素、圧縮空気、非化石系メタン、非化石系天然ガス、植物油、およびバイオマス源を含む。
【００６０】
廃熱１８０は一つまたそれ以上のユニットオペレーション、例えば浮遊選別、リーチングなどの操作に、熱交換ループ、すなわちコージェネレーションプラント１２０からの廃熱１８０を、熱交換ループを通して循環させ、ユニットオペレーション中の材料と熱接触をおこなうという手段で直接提供される。別の方法において、中間の熱交換媒体が第１熱交換ループを使って廃熱１８０を集め、廃熱１８０から第２の熱交換ループを使って熱せられる材料に熱のエネルギーを提供することができる。
【００６１】
ここで、工業プラント１００の操作は、いくつかの説示的な実施態様に関連して論じられる。
図１を参照すると、有価金属含有供給材料１０４は、粉砕材料１２２をもたらすためにミル１０８に導入される。１つのプロセス設定においては、該供給材料１０４は一種またはそれ以上のレアアースを含む鉱物により構成され、破砕およびグラインドされる。該グラインドされた材料が、（約３０のから約７０℃の範囲になり得る）昇温下で、直接浮遊法を受け、そして当業者に知られた適切な起泡剤、捕集剤、活性剤および降下剤、もしくはそのいずれかを使って、レアアース鉱物および選鉱くずの少なくとも大部分を含む濃縮物（あるいは粉砕材料１２０）を作り出す。選鉱くずは通常処分が適合し、レアアースが実質的に枯渇している。
【００６２】
コージェネレーションプラント１２０は、粉砕および浮遊セルの撹拌機に動力を提供し、典型的には蒸気の形式である廃熱１８０を浮遊運用に先立ってスラリー化された粉砕材料に加える。
【００６３】
粉砕材料１２２、または濃縮留分はさらなるの処理のために処理プラント１１２に供給される。
有価金属回収の通常のプロセス設定において、粉砕材料１２２は鉱酸、通常は水性塩酸溶液により、バットまたはヒープリーチングを受け、有価金属を溶かし、濃縮留分の形で有価金属の少なくとも大部分を含むプレグナント・リーチ溶液（ＰＬＳ）を形成する。プレグナント・リーチ溶液は溶液抽出またはイオン交換をうけ、溶液中に溶解された溶解有価金属の少なくとも大部分を取り除かれ、取り除かれた有価金属を保持した樹脂を形成し、バレンリーチ溶液はリーチング操作にリサイクルされる。イオン保持樹脂は少なくとも大部分の取り除かれた有価金属を溶かすため剥離溶液と接触し、バレン樹脂は溶媒抽出ステップにリサイクルするため、剥離溶液は少なくとも大部分の有価金属を含んでいるバレン樹脂を形成する。溶かされた有価金属は沈殿、さらなる溶媒抽出、または相転移抽出（窒素を含む相転移剤を用いるものなど）などによって含有されていた剥離溶液から分離され、溶媒抽出ステップにリサイクルされる金属を含有しなくなった剥離溶液と、切り離された有価金属含有材料とを形成する。
【００６４】
コージェネレーションプラント１２０は動力１７０をポンプおよび処理プラント１１２内のその他のプロセス装置に、また必要に応じて廃熱１８０を適切なユニットオペレーシ
ョンに提供する。ひとつの形式において、該浸出溶液および剥離溶液、もしくは該浸出溶液または剥離溶液は塩酸を含み、そして処理プラント１１２中の上記ユニットオペレーションは副生成塩溶液を形成し、これは幾つかの応用において、酸性塩溶液である。上述の通り、この溶液は、電気化学的酸生成ユニットへの導入に先立って精製のために第一または第二処理回路にリサイクルされ、さらに酸１４２およびその他の生成物１４０を生み出することができる。上述の通り、該第一または第二処理回路は、副生成塩溶液を処理し、処理し精製された副生成塩溶液を電気化学的な酸生成ユニットに導入する前に、少なくとも大部分の該多価カチオンを取り除く。
【００６５】
電気化学的酸生成プラント１１６において、該副生成塩溶液は上記のとおり苛性ソーダ、次亜塩素酸ナトリウム、水素ガスおよび塩素ガスに変換される。水素ガスおよび塩素ガスは処理プラント１１２へリサイクルする塩酸１４２を作り出すために熱反応させる。水素ガスの一部が失われているため、水素ガスおよび塩素ガスの間には実質的な化学量論的不均衡が存在する（反応式６参照）ので、塩素ガスの一部は漂白剤製造用に販売するために使用されてもよい。または塩素ガスは塩素化溶媒または塩素化有機物の製造といった他の用途のために販売されてもよい。このようにして水素および塩素ガスの間の化学量論的バランスがプロセス中維持される。該コージェネレーションプラント１２０は動力１７０および廃熱１８０（典型的に蒸気の形式で）を化学的酸生成プラント１１６での適切なユニットオペレーションのために提供する。プラント１１６からの副生成水１２８はコージェネレーションプラント１２０、ミル１０８、および処理プラント１１２にリサイクルされる。
【００６６】
次に、図２を参照しながら第２の実施態様を論じる。
（酸可溶性）有用金属を含む材料１０４はミル１０８で粉砕される。該ミルにおいて、該材料１０４は、開放または閉鎖回路中の湿式および乾式、もしくは湿式または乾式破砕機およびグラインディングミルにより粉砕され、粉砕材料（図示されない）を製造する。該粉砕材料は一般的な浮遊またはサイズまたは重量選別などの技術により濃縮され、一般的にはスラリーの形態にある濃縮物２００を生産する。
【００６７】
濃縮物（スラリー）２００は処理プラント１１２に導入される。処理プラント１１２では、濃縮物２２０が生物学的および化学的、もしくは生物学的または化学的にバットまたはヒープリーチングされ（ステップ２０４）、リーチ溶液中の有価金属の少なくとも大部分を溶解するための鉱酸を含むリーチ溶液（図示されない）により、プレグナント・リーチ溶液２０８を形成する。該プレグナント・リーチ溶液２０８はオプションとして分離（ステップ２１２）されて、有価金属を含まない材料１３２、有価金属を含まない塩溶液２１６、および有価金属に富んだ溶液２２０が生成する。有価金属に富んだ溶液２２０はプレグナント・リーチ溶液中に溶け込んでいた有価金属の少なくとも大部分を含んでいる。
【００６８】
一つの形式において、該分離は、例えば向流式デカンテーション回路のような濃縮／ウォッシュ回路を含み、有価金属が豊富な液相（図示しない）から固相である有価金属を含まない材料を取り除く。上記の内容から分かる通り、他の液／固分離技術が使用でき、それは例えばフィルター、スクリーニング、サイクロン、およびその他のサイズ分級または重量分級技術である。
【００６９】
有価金属リッチ液相はそれから、（イオン交換またはキレート樹脂の使用などの）収着、または膜ろ過にかけられ、液相から少なくとも大部分の有価金属を取り除かれ、有価金属を含まないリーチ液を産出し、これは有価金属溶解ステップ２０４にリサイクルされる。該吸着剤はイオン交換またはキレート樹脂、多孔質媒体（例：活性炭、ゼオライト、およびその他の多孔質媒体）などであり得る。収着および膜分離が選択されたまたは目標である有価金属を参照して論じられるが、ここで目標有価金属含有プレグナント・リーチ溶
液の精製において収着および膜分離、もしくは収着または膜分離もまた、他の有価金属や非有価金属といった不純物を除くための分離２１２での有用目標金属収着に追加して、またはその代わりに、使用できるということが理解されなければならない。
【００７０】
吸着された目標有価金属は吸着剤から（溶離剤のような）剥離溶液により（プレグナント・リーチ溶液と比較しての）温度変化およびｐＨの変化、もしくは温度変化またはｐＨの変化（このことは目標有価金属に対する吸着剤の優先度を変化させる）によって剥離され、目標有価金属に富んだ剥離溶液（図示しない）と、プレグナント・リーチ溶液２０８と再接触されるための分離吸着剤とを生成する。
【００７１】
目標有価金属に富んだ剥離溶液は目標有価金属生成物（図示しない）（操作１３６）と副生成塩溶液２２４を形成する。有価金属生成物形成は、例えば、電気分解または電解採取、（例えば、目標金属の硫化物または酸化物を形成する）沈殿、（活性炭を使うような）収着、膜ろ過、浸炭、およびアマルガム化、もしくはそのいずれかであり得る。
【００７２】
ミル１０８および処理プラント１１２において、有価金属としてレアアース金属を回収する多くのプロセスがある。
一つのプロセス形式において、特にバストネサイトに適用できる形式はレアアースの選択酸化である。セリウムは、セリウム（ＩＩＩ）をセリウム（ＩＶ）に酸化し、次のそれほど豊富でないランタノイドの簡単な分離を行えば分離することができる。バストネサイトが分子酸素の存在下、典型的には少なくとも約５００℃さらにいっそう典型的には少なくとも約６００℃で加熱されたとき、または、レアアース水酸化物が一般的に約１２０から約１３０℃の範囲の温度で、分子酸素の存在下で、乾燥されているときに酸化が起こる。セリウム（ＩＶ）は、希酸による三価レアアースの選択溶解、または濃酸による三価レアアースの完全溶解と、それに続いた水酸化セリウムの選択沈殿または以下に説明するセリウム（ＩＶ）の溶媒抽出により、三価レアアースから分離される。水性溶液において、セリウム（ＩＩＩ）は電気分解または過酸化水素または次亜塩素酸ナトリウムでの処理によってセリウム（ＩＶ）に酸化される。ここでｐＨを一般的に少なくともｐＨ３またはさらにいっそう一般的に少なくとも約ｐＨ３から約ｐＨ７の範囲に調節することによって水和したセリウム酸化物が沈殿する。
【００７３】
レアアースの回収について、もう１つのプロセス設定が米国特許５，２０７，９９５および５，４３３，９３１で明らかにされており、それぞれが参照によってここに含まれる。該プロセスは、バストネサイトからレアアースを回収するのに特に有用である。該プロセスにおいて、レアアース鉱石が１００のメッシュ（タイラー）のＰ９０のサイズにひいて粉砕される（または通常の手段では、平均、またはＰ９０のサイズとは約１から約１００ミクロンの範囲であり、さらに通常は約５から約２５ミクロンである）。グラインドされた鉱石はレアアース濃縮物を形成するために浮遊選別される（レアアース鉱石中のバストネサイトの多くは、水晶、重晶石、方解石およびストロンチアン石を有しており、選鉱くずとして分離される）。濃縮物は典型的に少なくとも約２５重量％であり、さらに典型的には約３５から約７５重量％の範囲のレアアースを有する。該濃縮物は濃縮物中のアルカリ土類金属構成要素をある程度取り除くために、希塩酸（ｐＨは約１．０）による最初の酸リーチングを受け、リーチングされた鉱石は焼成される。焼成は典型的に約４００℃から約８００℃で、分子酸素存在下で行われ、これによりフルオロ炭酸鉱物をフッ素化物、酸化物、酸化セリウムの混合物をセリウム（ＩＶ）に変換する。焼成された鉱石は、より濃度の濃い塩酸溶液（通常約０．１Ｎから約０．５Ｎ、または約０．２Ｎまでの塩酸で構成される）による第二の酸リーチングを受け、残ったアルカリ土類金属構成要素を取り除き、その他のレアアース酸化物からセリウムを分離する。
【００７４】
該鉱石はさらに濃度の濃い塩酸溶液（例：通常２５重量％以上、より一般的には３５か
ら７５重量％、さらに一般的には４０から５０重量％の塩酸）による第三の酸リーチングを受け、今後のプロセスのためにセリウム誘導体を可溶化する。プレグナント・リーチ溶液は、典型的にはレアアース含有量の少なくともほとんどとなるレアアース濃度を有し、さらに典型的には約２５から約９５重量％のレアアースを含む。
【００７５】
バストネサイトのために用いられる他のプロセス設定において、レアアース濃縮物は希釈または濃塩酸でリーチングされて少なくとも部分的に、鉱石由来のフッ素と結合したレアアースを溶かされる。混合レアアースフッ化物の残渣は通常約１００℃から約３００℃の温度で苛性ソーダを使って分解される。結果として生じたレアアース水酸化物は、希釈または濃塩酸でリーチングされる。もう１つのプロセスにおいて、希釈または濃硫酸が塩酸の代わりに、残渣を溶出させるため一般的に約２００から約５００℃の温度範囲で使用され得る。該溶出レアアースは、その後、水に溶ける硫酸塩として回収される。鉄のような多価不純物はｐＨ中和によって取り除かれる。
【００７６】
もう１つのプロセス形式において、レアアースはモナザイト中に存在しており、苛性ソーダを使用した産業的な蒸解によって回収される。該鉱石のリン酸塩含有物はリン酸３ナトリウムおよびレアアース水酸化物であるレアアースとして回収する。浸出溶液は一般的に約１２５から約２００℃の温度範囲において約２５から約７５重量％の水酸化ナトリウムまたはカリウム水酸化溶液を含んでいる。結果として得られる混合レアアースおよびトリウム水酸化物沈殿物は、塩酸および硝酸、もしくは塩酸または硝酸に溶解され、トリウムおよび他の非レアアース元素の少なくとも大部分を取り除くためのプロセスを受け、個別のレアアースを回収するために処理される。
【００７７】
もう１つのプロセス設定において該レアアースはローパーライト中に存在して塩素処理技術により回収される。この技術は気体塩素を用いて炭素の存在下、一般的に約５００から約１０００℃の温度範囲で行われる。揮発性の塩化物がカルシウム−ナトリウム−レアアースの複合塩化物から分離され、結果物は水中に沈殿する。溶かされたレアアースは適切な技術によって回収する。
【００７８】
もう一つのプロセスにおいてローパーライト中に存在するレアアースは、硫酸化技術によって回収された。この技術は硫酸（典型的に約５０から約９５重量％の硫酸）溶液を使って行なわれ、約１００から約２５０℃の温度範囲で硫酸アンモニウムの存在下に行われる。結果物は水でリーチングされ、レアアースの二硫酸化物が残渣として残る。チタン、タンタルおよびニオブの硫酸塩が溶液へと移動する。残渣はレアアース炭酸塩に変換され、溶解され、適切な技術によって硝酸から単離される。
【００７９】
以上のプロセス設定のなかで、濃縮レアアースは多くの異なった技術により回収され得る。一つの形式において、濃縮レアアースはイオン交換によって分離される。例えば、ｐＨに依存するレアアース複合体は、クエン酸またはアミノポリカルボン酸塩溶離剤（エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、ヒドロキシエチレンジアミン三酢酸（ＨＥＥＤＴＡ））で形成される。
【００８０】
樹脂からのレアアースの不完全な溶出による該樹脂のレアアース被毒を回避するため、リン酸塩のない樹脂が好ましい。塩化アンモニウムまたは塩化ナトリウムのような一価塩の濃縮溶液を使った溶出によってレアアースが回収される。種々のランタノイドに対して際立って異なった親和力を示している錯体化剤を溶離剤に添加すれば分離が起こる。もう一つの形式においては、油溶性化合物が酸性、塩基性、および中性抽出剤、もしくはそのいずれかを使った液−液抽出によってレアアースを分離する。典型的な酸性、塩基性、および中性、もしくはそのいずれかの抽出剤は次のものを含む：カルボン酸、有機リン酸およびそれらのエステル、テトラアルキルアンモニウム塩、アルコール、エーテル、および
ケトン。もう一つの設定において、レアアースハロゲン化物がカルシウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、およびアルミニウムといったさらに電気陽性度の高い金属との反応により金属まで還元される。もう１つの形式において、電解の還元がヂヂミウム（Ｎｄ−Ｐｒ混合物）を含む軽ランタノイド金属を生産するために使われる。さらにもう１つの設定において、分溜がレアアースを回収・分離するために用いられる。もう１つの設定において、ゾーンメルティングがレアアースを回収・分離するために用いられる。レアアースはその性質として極度に電気陽性度が高いために、レアアース金属は水性溶液からの融塩電気分解または金属熱還元によって形成され得る。
【００８１】
副生成塩溶液２２４および塩溶液２１６はそれぞれ色々な多価不純物を含んでおり、それらは一つまたはそれ以上の次に挙げるものが含まれる：約２０ｐｐｂ以上の二価カルシウム、約２０ｐｐｂ以上の二価マグネシウム、約１００ｐｐｂ以上の二価ストロンチウム、約５００ｐｐｂ以上の二価バリウム、約１００ｐｐｂ以上の三価アルミニウム、約１ｐｐｍ以上の三価鉄、約１５ｐｐｍ以上の二価水銀、約１０ｇ／Ｌ以上の二価硫酸陰イオン、約１０ｐｐｍ以上のシリカ、約４００ｐｐｂ以上の一価フッ素、約１００ｐｐｍ以上の放射性核種（例：ラジウム、ウラン、およびトリウム）およびそれらの娘核種、および約１０ｐｐｂ以上の二価ニッケル。不純物のいくらかは、限界溶解度までの比較的高い濃度で存在し得る。
【００８２】
副生成塩溶液２２４は塩溶液２１６と合流し、該合流溶液２２８は、オプションとして無機汚染物質の精製（ステップ２３２）を受けて、第一の精製溶液２３６を形成する。どの汚染物質除去技術が使われてもよいが、無機汚染物質除去は次の手段で行われる。飽和、（水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム、酸化物、または炭酸塩などの）沈殿物、清澄化、（膜ろ過などの）ろ過、（イオン交換またはキレート樹脂（例：アミノメチルリン酸基、イミノ二酢酸タイプ官能基、またはチオール官能基を有する合成樹脂）、活性炭、ゼオライト、アルミナ、シリカアルミナなどを使用する）収着、電気分解、脱塩素化、浸炭、およびアマルガム化）。一つの形式において、溶解多価無機不純物（例：カルシウム、マグネシウム、鉄、および他の不純物）の少なくとも大部分は、酸化物、炭酸塩、および水酸化物、もしくはそのいずれかとして沈殿によって取り除かれる。これは典型的に炭酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムのような一価カチオンを含む沈殿剤の効果でもたらされる。沈殿不純物は、濃縮回路、スクリーニング、ろ過、サイクロンなどによって該液相から取り除かれ、または分離される。一つの形式において、溶存多価無機不純物の少なくとも大部分がイオン交換またはキレート樹脂によって取り除かれる。有価金属がレアアースである場合、レアアースが不完全にしか溶離しないことによる「被毒」を避けるために該樹脂はリン酸塩基が実質的に存在しないものであるべきだ。一つの形式において、硫酸および他の多価アニオンは、凍結再結晶、蒸留再結晶、および汚染物質、もしくはそのいずれかを塩析することにより取り除かれる。
【００８３】
第一の精製溶液２３６は、オプションとして有機汚染物質除去（ステップ２４０）を受けて第二の精製溶液２４４を形成する。汚染物質除去技術は、該第一の精製溶液２３６から有機物の少なくとも大部分を取り除くために使われてよく、有機汚染物質除去は一般的の真空蒸留、パーベーパレーション、蒸気剥離、（アニオン交換またはキレート樹脂を使うもののような）収着、および膜ろ過の一つまたはそれ以上によってなされる。
【００８４】
第二の精製溶液２４４はオプションとして、残存多価イオンのいずれでも少なくとも大部分を取り除くための、トレースイオン除去（ステップ２４８）を受けさせられ、第三の精製溶液２５２を形成する。ステップ２４８は結果的に、研磨操作である。どのような技術（ステップ２３２を参照した上記事項を含む）でも残っている多価イオンを取り去るために使われてよいが、通常の研磨機構は多価の無機不純物の（イオン交換またはキレート樹脂を使うような）収着である。該第三の精製溶液２５２は、特定のタイプの電気化学的
な酸発生装置を採用するため不純物レベルが満足いくものであるべきである。一つの形式において、該第三の精製溶液２５２が（プロセス操作温度および圧の下で）飽和量の塩を有し、これはすなわち通常約２３から約２８重量％の間の塩を水中に溶かしたものである。
【００８５】
図３は該合流溶液２２８の精製のための１つの特定の形式を示しており、これは特にレアアース金属回収プロセスに適用できる。
第一の不純物沈殿ステップ３０４において、苛性ソーダなどの塩基を合流溶液２２８に加え、ここで合流溶液２２８は典型的には約ｐＨ８を超えない特定のｐＨを有するが、少なくとも典型的にｐＨ９というｐＨに増大される。ある特定の多価カチオン不純物、すなわち、三価レアアース、二価アルカリ土類金属、二価ストロンチウム、二価バリウム、二価ニッケル、および三価アルミニウムは、炭酸塩沈殿物を形成する。三価鉄は、典型的には第一の沈殿ステージでは沈殿しない。
【００８６】
第二の不純物沈殿段階３０８では、水酸化ナトリウムのようなさらに強い塩基が合流溶液２２８と接触され、ｐＨが典型的には少なくとも約ｐＨ１０に増加され、さらにいっそう典型的には少なくともｐＨ１１に増加される。さらに多くの多価カチオン不純物、すなわち三価レアアース、二価アルカリ土類金属、二価ストロンチウム、二価バリウム、三価鉄、二価ニッケルおよび三価アルミニウムは、水酸化物沈殿物を形成する。第一および第二ステージの後に、典型的に少なくとも大部分、さらに典型的には少なくとも約７５％、さらにより典型的には少なくとも約９０％の多価カチオンおよびアニオンが沈殿の形態である。
【００８７】
該第二の沈殿段階３０８の後に、該合流した塩溶液２２８は適切な技術によって凝固剤および凝集剤と接触し、ステップ３１２の液／固分離を受ける。適切な技術は、サイズおよび重量分級技術、もしくはサイズまたは重量分級技術、例えばろ過、サイクロン、重力沈降、デキャンテーション、濃集、およびこれらの組み合わせを含み、一般的に大部分を取り除かれ、さらにいっそう一般的には少なくとも約７５％、さらにいっそう一般的に少なくとも約９５％の沈殿が溶液２２８から取り除かれる。
【００８８】
次の液／固分離において、該合流溶液２２８はｐＨ調整され、つづいてステップ３１６で該ｐＨ調整済みの溶液は、有機物質の少なくともほとんどを取り除く吸着剤と接触する。一般的に使われる吸着剤は活性炭である。この有機物質とは一般的に、溶かされた溶媒抽出物またはイオン交換合成樹脂、界面活性剤、浮遊試薬（例：捕集剤および起泡剤）、凝集剤および凝集剤を含む。１つの応用において、該合流溶液２２８のｐＨが一般的に約ｐＨ８を超えない程度のｐＨとなるまで鉱酸を添加して減少させられる。
【００８９】
溶液２２８はそれから残存三価、およびさらに高い価数のカチオンの少なくとも大部分をステップ３２４により、イオン交換除去される。一般的に使われる該樹脂は、イミノ二酢酸タイプの官能基を持つ。
【００９０】
溶液２２８は、残存二価カチオンおよび硫酸イオン（ＳＯ４２−）及び硝酸イオン（ＮＯ３２−）のような多価アニオンの少なくとも大部分を取り除くためにアニオンおよびカチオン交換樹脂の混合床を通過する。通常使われるカチオン交換樹脂は、アミノメチルホスホン酸基を有する。硫酸イオンおよび硝酸イオンは、最も強塩基のアニオン交換樹脂に引き付けられる。模範的なアニオン交換樹脂は、ポリスチレン樹脂（例：アルドリッチ社のアンバーライトＩＲＡ−４００、４０２、４０４、９００、および９９６（商標名）、デュオライト（Ａ−１０１Ｄ（商標名）、アイオナックＡＳＢ−１または２（商標名）およびアイオナックＳＲ−７（商標名）、およびレバチットＯＣ−１９５０（商標名））、ポリアクリル酸樹脂（例：アンバーライトＩＲＡ−４５８および９５８（商標名））、ピ
リジン樹脂（例：レイルレックスＨＰＱ（商標名）、Ｂ−１（商標名）、およびＤＰ−１（商標名））および、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体を含み、これらはスルホン化されて強酸型カチオン交換樹脂を形成し、あるいはアミン化されて強塩基または弱塩基アニオン交換樹脂となったものである。
【００９１】
処理系列の中のイミノ二酢酸タイプまたはアミノメチルホスホン酸官能基樹脂の順番は、残存している三価およびさらに高い価数のカチオンの少なくとも大部分のイミノ二酢酸タイプによる除去が、アミノメチルホスホン酸官能基による二価カチオンの除去より先になるようにする。上述したように、三価およびさらに高い価数の陽イオン、特に三価レアアースは、これらのカチオンの不完全な溶離によってアミノメチルホスホン酸官能基を被毒させ得る。
【００９２】
実質的な割合の、そしてある場合には少なくとも大部分の、該合流溶液２２８中のフッ素はこれ以前の精製ステップで取り除かれていない。そしてフッ素は電気化学的酸生成システムで白金電極に損害を与え得るから、典型的に少なくとも大部分のフッ素、およびさらにいっそう典型的に少なくとも約８５％のフッ素が適切な技術によってステップ３２２で取り除かれる。
【００９３】
ある技術は、該溶液２２８をアルミナの研磨カラムを通過させることによって、フッ素を取り除くことである。もう一つの技術は、該溶液２２８をレアアースを含有するカラムを通すことによって、フッ素を取り除くことである。該カラムは担持されまたはされていない可能性のあるレアアース含有微粒子を含む。該微粒子は、重量およびモル基準でレアアース化合物を主として含む。好ましいレアアース微粒子は重量およびモル基準で、主としてセリウム化合物（ＩＩＩ）、（ＩＶ）もしくはこれらの混合物であるよう構成されている。描写される別の方法では、レアアース含有微粒子のレアアース成分は主にセリウムである。
【００９４】
溶液２２８は残存カチオンの少なくとも大部分を取り除くため最終的に研磨カラムを通過し、第三の精製溶液２５２を生成する。通常の研磨カラムはゼオライトにより構成される。
【００９５】
もう１つの設定において、第一および第二ステージ沈殿ステップ３０４および３０８の前または後に溶液２２８に膜フィルターを適用され種々の分離がもたらされた。例えば、沈殿した不純物３１２の除去にひきつづいて、該溶液２２８はまず精密ろ過および限外ろ過膜、もしくは精密ろ過または限外ろ過膜を通過して、懸濁しコロイド化した固体および有機汚染物質の少なくとも大部分が第一の濃縮物から除去され、第一の透過液を限外ろ過、ナノろ過および漏れやすい逆浸透膜、もしくはナノろ過または漏れやすい逆浸透膜を通過させて、溶液２２８中の多価イオンの少なくとも大部分が第二の濃縮物から除去され、第二の透過液中には、溶液２２８の一価イオンの少なくともほとんどが通過してきている。第二の透過液はそこからオプションとして研磨にかけられ、残存多価イオンおよび望ましくない一価イオン、もしくは残存多価イオンまたは望ましくない一価イオン、特にフッ素の少なくとも大部分を取り除かれる。
【００９６】
使用された特定の精製技術にかかわらず、該第三の精製溶液２５２は典型的には、約２０ｐｐｂを超えない二価カルシウムおよびマグネシウム、約１００ｐｐｂを超えない二価ストロンチウム、約５００ｐｐｂを超えない二価バリウム、約１００ｐｐｂを超えない三価アルミニウム、１ｐｐｍを超えない三価鉄、約１５ｐｐｍを超えない二価水銀、約１０ｇ／Ｌを超えない硫酸アニオン、約１０ｐｐｍを超えないシリカ（二価カルシウムおよび三価アルミニウムの存在下で）、約４００ｐｐｂを超えない一価ヨウ素（二価バリウムの存在下で）、および約１０ｐｐｂを超えない二価ニッケルを有する。いくつかの用途にお
いては第三の精製溶液２５２中のそれぞれの不純物は約１ｐｐｍを超えない濃度で存在する。
【００９７】
上記の精製段階は典型的に少なくとも大部分、いっそう典型的に少なくとも約７５％、さらにいっそう典型的に少なくとも約９５％の塩カチオンおよびアニオン（例：ナトリウムイオンおよび塩素イオン）を溶液中に維持するために典型的に行なわれる。したがって、塩成分の除去を回避しつつ多価および有機汚染物質を取り除くために種々のステップが選択的に行なわれる。描写されるもう一つの方法は、上記のカチオンおよびアニオン交換合成樹脂および吸着剤は、溶液２２８の条件下で、一般的に限られ、またはナトリウムまたは塩化物イオンとは類似性がない（塩が塩化ナトリウムである場合）。
【００９８】
必要であれば、該第三の精製溶液２５２が電気化学的な酸生成に適したレベルに溶液２５２の該塩分を適応させるために塩濃縮（ステップ２５６）を受けられる。塩濃縮機は多数の高効率蒸発器、高エネルギー効率の蒸気再圧縮器、再圧縮器およびこれらの組み合わせを含み得る。必要であれば、第三の精製溶液２５２のｐＨが電気化学的酸生成操作２８０によって生成された酸または塩基を使って行なわれる。
【００９９】
第三の精製溶液２５２は該塩を上記最終製品の好ましい混合物に変換するために該電気化学的酸生成操作２８０に導入される。図２の形式において、該最終製品は鉱酸水溶液２６０および水酸化ナトリウム水溶液２６４である。該鉱酸水溶液２６０は該有価金属溶解操作２０４に手配される。必要に応じて、該塩基水溶液２６４は該分離および製品形成操作２１２および１３６に手配される。表流水、都市用水、工業水、凝集蒸気、海水、塩水、合成塩水のような、追加の（新しい）塩溶液２６８は、多様なユニット操作で生じたそれぞれの損失分を補うため必要に応じて追加される。
【０１００】
該酸および塩基溶液はオプションで、それぞれ、濃縮機２７８および２７２により、望ましい酸または塩基濃度を生成するため濃縮され得る。典型的に、該酸および塩基溶液は、酸および塩基濃度がそれぞれ約９０を越えず、さらにいっそう典型的に約７５を越えず、そしてさらにいっそう典型的に約５０重量％を越えない。模範的な濃縮機はエバポレーターおよび蒸留カラムである。いくつかの用途で、該酸または塩基溶液は適切な濃度レベルになるよう希釈されるであろう。
【０１０１】
該塩基溶液は操作２８２で必要に応じて、適切なｐＨ調整剤、例えば酸性のｐＨ調整剤または塩基性のｐＨ調整剤を用いてｐＨ調整がなされ得る。典型的に、塩基性のｐＨ調整剤は、電気化学的酸生成１１６で作成された水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムである。
【０１０２】
図示しないが、該プロセス中の水素損失を埋め合わせるために追加の水素ガスが供給される必要があるかもしれない。
該プロセスでの水バランスは、多重効用式蒸発法ステップによって維持されることができる。これはプロセス回路中、塩が過飽和のために沈殿する可能性が高いポイントで起こる。沈殿した塩は電気化学的酸生成操作２８０に戻ってリサイクルされ得る。
【０１０３】
実施例
実施例Ａ
実施例Ａは塩分離プロセスに先だって二価および三価カチオンを取り除くために多段式沈殿およびイオン交換プロセスを行う測定である。図４および５はそれぞれ、二価アルカリ土類金属（具体的には、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウム）と三価（ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウムおよび鉄）のカチオンの、各多段式沈殿およびイオン交換ステージ後における減少を示する。
【０１０４】
Ｍ１は該最初の沈殿ステージ（図３）で、約ｐＨ７のｐＨを持っている塩溶液（例えば、上述の副生成塩溶液２２４、有価金属生成不可能（バレン）な塩溶液２１６またはこれらの組み合わせ（合流溶液２２８））が約ｐＨ９．５のｐＨを持っている炭酸ナトリウム溶液と接触して金属炭酸塩スラリーを形成する。撹拌でナトリウム炭酸塩を水に溶かし炭酸ナトリウム溶液を形成した。該金属炭酸塩スラリーは金属炭酸塩沈殿物が塩水中に分散していた。沈殿させられた該金属炭酸塩は典型的に炭酸ランタン、炭酸セリウム、炭酸プラセオジム、炭酸ネオジム、炭酸サマリウム、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸鉛、炭酸ウランおよび炭酸アルミニウムである。
【０１０５】
Ｍ２は、第二の沈殿ステージ（図３）であり、ここで金属炭酸塩スラリーを、約８重量％ＮａＯＨを有する水酸化ナトリウム溶液と接触させると、さらにｐＨが約ｐＨ１１から約ｐＨ１２に上昇し、溶液に残存する上記に特定された金属（例：ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、カルシウム、鉛、ウランおよびアルミニウムなど）のどれも水酸化物沈殿として得られる。
【０１０６】
Ｍ３は、第三の沈殿ステージ（図３）であり、ここでミョウバン（Ａ１２（ＳＯ４）３）のような凝集剤を金属炭酸塩および水酸化物（以下において金属固体と呼ぶ）と接触させる。凝集剤と金属固体の接触により、金属固体は凝集および粒子サイズ、もしくは凝集または粒子サイズが増大し、溶液の液相から金属固体を分離するにあたり効率が向上する。液相はＮａＣｌ、有機物、および塩溶液に比べて減量された二価および三価カチオンを含んでいた（図４および５）。塩の高濃度溶液での凝固および凝集は困難である。しかしクロルアルカリプロセスを行なう前に実質的に二価および三価イオンおよび固体、もしくはそのいずれかを実質的に取り除いておくことが好ましい。塩酸（約１８重量％ＨＣｌ）がｐＨを約ｐＨ７に調整するために該水流に加えられた。
【０１０７】
ｐＨを調節された水流は、ろ過され、活性炭フィルターを通過し、その後第一のＩＸ１イオン交換樹脂ＩＸ１（図３）に接触した。第一のイオン交換樹脂はロームアンドハース社の商品名アンバーライトＩＲＣ−７４８ｉとして販売されているイミノ二酢酸機能樹脂であり、これにより二価および三価カチオンの含有量が、ｐＨ調整された水流に比べて減少した（図４および５）。
【０１０８】
第一のイオン交換後の溶液は、第二のイオン交換樹脂ＩＸ２（図３）に接触し、二価および三価カチオンの含有量が第一のイオン交換後の溶液に比べて減少した第二のイオン交換後の溶液を形成した（図４および５）。第二のイオン交換樹脂はロームアンドハース社の商品名アンバーライトＩＲＣ−７４７として販売されている、アミノメチルホスホン酸機能樹脂である。
【０１０９】
実施例Ｂ
実施例Ｂはキレートイオン交換樹脂（図３のＩＸ１）の三価カチオンに対する交換容量の測定であった。評価されたキレートイオン交換樹脂はロームアンドハース社の商品名アンバーライトＩＲＣ−７４８ｉとして販売されているイミノ二酢酸機能樹脂であった。三価カチオンはランタンであった。
【０１１０】
ｐＨ４のｐＨ、約５０ｇ／ＬのＮａＣｌおよび８３ｍｇ／Ｌのランタン（ＬａＣｌ３として）を有するランタン供給溶液が、塩酸（約３．７ｍｇの２ＮＨＣｌ））で約４００ｍｇのランタン酸化物（Ｌａ２Ｏ３）を溶かすことによって、用意された。該ランタン酸化物を溶解した後、約２００ｇのＮａＣｌが添加された後、１ＮＮａＯＨでｐＨ４となるまでｐＨが調整され、脱イオン水の最終容積が約４リットルとなるように加えられた。カラムにはアンバーライトＩＲＣ−７４８ｉ樹脂が充填された。該ランタン供給溶液は摂氏約
２１℃において充填カラムを約２．０５ｍｇ／分の速度で通過した（図６参照）。イミノ二酢酸樹脂における最大三価カチオン容量は約１１７ｍｇのランタンまたは樹脂１ｇあたりランタン２９ｍｇと測定された。該樹脂は約１０８ｍｇのランタンを保持していた。合計の保持量は破過曲線（図６）の下で測定エリアにより算出された。
【０１１１】
実施例Ｃ
実施例Ｃは実施例ＢでＩＸ１樹脂に保持された三価カチオンの除去容量の測定であった。試験された樹脂はロームアンドハース社により商標名アンバーライトＩＲＣ−７４８ｉとして販売されているイミノ二酢酸機能樹脂であった。三価カチオンはランタンであった。約１０８ｍｇのランタンが約４ｇのアンバーライト７４８ｉを含んでいる樹脂カラムに保持された。該ランタン保持カラムは約２．６Ｎの規定を有する塩酸溶液により再生され、塩酸溶液の流速は約２．７ｍｇ／分であった。５分ごとに留分を集めた。最初の５つの留分はランタンの検出可能な量を含んでいた（図７参照）。最初の５つの留分は合計で１０４ｍｇのランタンを含んでおり、カラムに１０８ｍｇのランタンが保持されていたことからすれば実験誤差の範囲内である。第二の留分のランタン濃度が最高約７．５ｇ／Ｌである。第五の留分以降の留分は、検出可能な量のランタンを含まなかった。この実験から、ランタンのような三価カチオンを保持したイミノ二酢酸機能樹脂が塩酸で再生することができると結論することができる。
【０１１２】
実施例Ｄ
実施例Ｄは塩水最終プロセス（図３）でＩＸ２樹脂に保持された三価カチオンの除去容量の測定であった。試験された樹脂はロームアンドハース社により商標名アンバーライトＩＲＣ−７４７として販売されているアミノメチルホスホン酸官能基樹脂であった。三価カチオンはランタンであった。約８８ｍｇのランタンが約４ｇのアンバーライト７４７を含んでいる樹脂カラムに保持された。該保持カラムは約２．６Ｎの規定を有する塩酸溶液により再生された。２．６ＮＨＣｌ溶液の流速は約１．９ｍｇ／分であった。２０回の留分がこのコラムから採取された。約５分ごとに留分を集めた。２０回すべての留分からランタンが検出された。カラムには約８８ｍｇのランタンが保持されたようだが、約１１７ｍｇのランタンがカラムに排出されたものと見えた（図８）。この食い違いは実験誤差と信じられた。さらに特定すると、該カラムは、６０ｍｇ／Ｌのランタンを含む供給溶液で保持されたのであって、ランタン約４２ｍｇ／Ｌではないと思われる。約１２５ｍｇのランタンが該６０ｍｇ／Ｌのランタン溶液からカラムに保持されていたなら、１１７ｍｇのランタンが該カラムから放出されたこととさらに良く一致したであろう。
【０１１３】
実施例Ｅ
実施例Ｅは、塩分離機を定常状態で連続運転するに先立っての塩分離最適操作条件の測定であった。高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）が塩水供給の純度を確認するために使われた。塩水供給の有する二価および鉄は０．５ｐｐｍを超えなかった。供給タンクの塩分容量が導電率プローブで測定され、７．８ｍｍｈｏｓと判明した。導電率プローブは塩分５，５０，および１００ｇ／Ｌの三種類の較正基準により較正され、それぞれの導電率は０．８２、６．８４、および１３．２１ｍｍｈｏｓであった。電流および電圧レベルは塩分離器のＤＣ電源供給から読み取られた。塩水供給溶液がアニオン交換膜、カチオン交換膜および二極性膜、ガスケット、液流分配器、電極などである二極性膜電気透析スタック、を毎分０．８ガロンで循環した。この循環速度は、４分ごとに１２リットルの溶液が塩水供給、酸、塩基および電極水洗槽をそれぞれ回った。該酸および塩基の塩分離器タンクは脱イオン水を含んだ。該電極水洗槽は、２ＮＮａＯＨ溶液を含み、塩水供給溶液はＮａＣｌ７５ｇ／Ｌを含み、約ｐＨ２のｐＨを持っていた。膜スタック溶液が、実質的に泡がなくなって安定した流速が確立されてから、ＤＣ電力供給を活性化させた。該ＤＣ電力供給は、電圧は可変とし塩水溶液に約１６アンペアの電流を通すよう調節された。導電率、電流、電圧、供給溶液温度および酸および塩基の規定数が時間の
関数として、塩水供給ＮａＣｌ含有量が実質的に枯渇して約ゼロになるまで測定された（図９）。塩水供給のＮａＣｌ含有量は約３．５時間で枯渇した。該酸および塩基コンパートメントの最終的な規定数はそれぞれ、約０．８ＮＨＣｌおよび約０．８ＮＮａＯＨの規定数であった。
【０１１４】
実施例Ｆ
実施例Ｆはリットルあたり約９５ｇのＮａＣｌを含む塩供給の変換効率の測定であった。ＩＣＰ−ＡＥＳにより塩水供給の純度が確認された。塩水供給の二価塩および鉄は約０．５ｐｐｍを超えなかった。供給タンクの塩分容量が導電率プローブで測定され、７．８ｍｍｈｏｓと判明した。導電率プローブは塩分５，５０，および１００ｇ／Ｌの三種類の較正基準により較正され、それぞれの導電率は０．８２、６．８４、および１３．２１ｍｍｈｏｓであった。電流および電圧レベルは塩分離器のＤＣ電源供給から読み取られた。塩水供給溶液が二極性膜電気透析スタックを毎分０．８ガロンで循環した。この循環速度は、塩水供給、酸、塩基および電極水洗槽のそれぞれに対して、それぞれ、４分ごとに１２リットルの溶液を移動させた。該酸および塩基の塩分離器タンクには、それぞれ、約０．５ＮのＨＣｌおよび約０．５ＮのＮａＯＨが入れられた。該電極水洗槽には２ＮＮａＯＨ溶液が入っており、塩水供給タンクにはＮａＣｌ９５ｇ／Ｌが入っており約ｐＨ２のｐＨを持っていた。膜スタックおよび溶液が、実質的に泡がなくなって安定した流速が確立されてからＤＣ電力供給を活性化させた。該ＤＣ電力供給は、塩水溶液および電圧を可変とし、約１６アンペアの電流を通すよう調節された。約３０分の操作の後、付加電圧および電流はそれぞれ、約１９ボルトと１６アンペアで安定した（図１０）。導電率、電流、電圧、供給溶液温度および酸および塩基の規定数が時間の関数として測定された（図１０）。塩水供給のＮａＣｌ含有量は、約５時間にわたる電気分解の間に９５ｇ／Ｌから約１７ｇ／Ｌに減少した。さらに、５時間以上にわたる電気分解期間で、約９３４ｇのＮａＣｌが塩酸と水酸化ナトリウムに変換された。平均変換効率は（電極表面の）平方メートルあたり毎分約２２ｇであった。酸及び塩基コンパートメントの最終的な規定数は、それぞれ、約２ＮＨＣｌおよび約２ＮＮａＯＨの規定数であった。約８００ｇの水が該プロセスで電気分解された。電気分解によって１時間に消費された該供給溶液中のＮａＣｌ量の定量分析は次の二次方程式をもたらした：
Ｃｉ［ｇ／Ｌ］−２．３４ｔ２−１．７６ｔ＋９５．８１
ここで、ｔは時間。
【０１１５】
ＤＣ電力供給は平均して、約１９ボルトの電位において約１６アンペアを通電した。生産されたＮａＯＨおよびＨＣｌの理論上の当量は毎時約４．２当量で、電流効率は約７６％であると測定された。ＮａＣｌを塩酸および水酸化ナトリウムに変換するために利用された電力は、生産されるＮａＣｌの１ｋｇあたり約１．６ｋＷ／時であった。
【０１１６】
多数のバリエーションや改良を使用できる。改良は一部の特長に行い、他の特長には行わないことも可能である。
成分、方法、プロセス、システムおよび装置、もしくはそのいずれかを含む種々の様相、実施態様、および設定は実質的に、本明細書で描写され詳細に記載されたように種々の実施態様、設定、様相、部分的組み合わせ、およびその下位グループを含む。当業者はこの開示を理解したあとならば、本明細書で開示された様相、実施態様、または形式をどのように製造・使用するべきか理解するであろう。種々の様相、実施態様、および設定は、本明細書または本明細書に関する種々の様相、実施態様、および設定中で描写されずおよび詳細に記載された項目を欠いた装置およびプロセス、もしくはそのいずれかを提供することも含む。これはそのような項目を欠いて、例えば、パフォーマンスを改善するため、容易さを達成するためおよび実施コストを下げるため、もしくは容易さを達成するためまたは実施コストを下げるために、前の装置またはプロセスで使われていたかもしれないものを含む。
【０１１７】
前述の論議は、説示および説明の目的のために提示された。前述は様相、実施態様、あるいは設定を本明細書に発表した設定に制限することを意図しない。例えば前述の詳細な記述で、様相、実施態様、または設定は、開示の能率化の目的のためさまざまな特長がまとめてグループ化されて１つまたはそれ以上の実施態様、設定または様相となった。様相、実施態様、または設定は、上述したものとは別の代替の様相、実施態様、または設定と組み合わされてもよい。この開示方法は様相、実施態様、または設定がそれぞれの請求項で特別に列挙されるより多くの特徴を必要とするという意図を反映していると解釈されてはならない。まして、次の請求項が反映するように、意図的な態様は前述で開示された単独の実施態様、設定または様相のすべての特長に完全に表されているわけではない。それで、次の請求項は、それぞれの請求項が別個の様相、実施態様、または設定としてそれ自身独立した状態で、「詳細な説明」に取り入れられる。
【０１１８】
さらに、該詳細な説明は一つまたはそれ以上の様相、実施態様または設定およびあるバリエーションと改良の記述を含むが、その他のバリエーション、組み合わせおよび改良は様相、実施態様および設定の範囲内である。例えば、現在の開示を理解した後に当業者のスキルと知識の中に存在するかもしれない。そのような代替交換可能および等価な、もしくは代替交換可能または等価な、構造・機能・範囲またはステップがここに開示されているか否かにかかわらず各請求項と代替交換可能および等価な、もしくは代替交換可能または等価な、構造・機能・範囲またはステップを含む代替実施態様、設定または様相を認められる程度まで含む権利を入手するように意図しており、どんな特許取得可能な対象物でも公的に捧げる意図ではない。
【図１】
2013528696.tif 000003
【図２】
2013528696.tif 000004
【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）溶解した有価金属を含むプレグナント・リーチ溶液を形成するために有価金属含有材料を酸成分を含む酸性リーチング溶液と接触させるステップ、
（ｂ）有価金属生成物および副生成塩溶液を形成して、溶解有価金属を回収するステップであって、副生成塩溶液は、塩基を前記酸成分と反応させることから得られるステップ、
（ｃ）該副生成塩溶液を酸成分および塩基に電気化学的に変換するステップ、
（ｄ）ステップ（ｃ）の酸成分をステップ（ａ）にリサイクルするステップ、および
（ｅ）ステップ（ｃ）の塩基成分をステップ（ａ）および（ｂ）の少なくとも一つにリサイクルするステップを含むプロセス。
【請求項２】
電気化学的に変換するステップは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つによって実行され、少なくとも大部分の該副生成塩溶液が該酸成分および塩基に変換され、少なくとも大部分の該酸成分および塩基がリサイクルされる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
電気化学的に変換するステップは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つによって実行され、該有価金属がレアアースであり、該酸成分が塩酸であり、該副生成塩溶液が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたは両方を含み、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方であり、該有価金属生成物がレアアース酸化物である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
電気化学的に変換するステップは、二極性膜電気透析セルによって実行され、該有価金属が銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該酸成分が硝酸であり、該副生成塩溶液が硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの一つまたは両方を含み、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
電気化学的に変換するステップは、二極性膜電気透析セルによって実行され、該有価金属がウランであり、該酸成分がリン酸であり、該副生成塩溶液がリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムの一つまたは両方を含み、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
電気化学的に変換するステップは、二極性膜電気透析セルによって実行され、該有価金属が白金族金属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副生成塩溶液が硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたは両方を含み、該酸成分が硫酸であり、および該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
該有価金属がイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副生成塩溶液が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたは両方を含み、該酸成分が塩酸であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
該酸成分が塩酸であり、および、電気化学的に変換するステップが水素ガスおよび塩素ガスを発生させ、変換ステップはさらに次のステップ：
前記塩素ガスを前記水素ガスと反応させて塩酸を作り出すステップを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
変換ステップが、
該副生成溶液から少なくとも大部分の選択された多価不純物を取り除いて、第１の精製された溶液を形成するステップと、
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つの中に第１の精製された溶液を導入して該酸成分および前記塩基を形成させるステップを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
電気化学的に変換するステップは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つによって実行され、該選択された多価不純物が多価カチオンであり、該選択された多価カチオンが塩基と該副生成塩溶液の接触の結果、ｐＨの変化により誘発された沈殿により取り除かれるプロセスであり、導入ステップは、
追加の多価カチオン不純物を取り除くためにイオン交換樹脂と第１の精製された溶液を接触させて第２の精製された溶液を形成するステップと、
第２の精製された溶液を塩濃縮器で処理して、第２の精製された溶液の濃縮物を形成するステップと、
第２の精製された溶液の濃縮物および鉱酸を陽極液の再循環タンクの中へ導入するステップとを含み、第２の精製された溶液の濃縮物は、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つに導入される、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
コージェネレーションプラントから電気エネルギーを受け取るステップであって、該電気エネルギーは、接触、回収、変換、およびリサイクルステップの一つまたはそれ以上において受け取られるステップと、
該コージェネレーションプラントから廃熱を受け取るステップであって、該廃熱が接触、回収、変換、およびリサイクルステップの一つまたはそれ以上で受け取られるステップとをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
電気化学的に変換するステップは、クロルアルカリ電気透析セルによって実行され、変換ステップにおいて生産される塩素および水素ガスの間の化学量論的バランスが維持されるステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
電気化学的に変換するステップは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つによって実行され、該副生成塩溶液が有機汚染物質を含み、変換ステップが、
精製された塩溶液を生成するために少なくとも大部分の該有機汚染物質を取り除くステップであって、精製された塩溶液はクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つに導入され前記酸成分および前記塩基を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
該リサイクルステップのそれぞれで、該酸成分および塩基は、濃縮されているか、ｐＨ調整されているか、またはその両方である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
請求項１のプロセスにより回収される、有価金属生成物。
【請求項１６】
（ａ）（ｉ）有価金属含有鉱物を含む供給材料の粉砕と、（ｉｉ）有価金属含有鉱物からの有価金属含有鉱物を含む濃縮物の形成とのうちの少なくとも１つを行うためのミル、
（ｂ）有価金属含有鉱物から有価金属を回収する処理プラントであって、ミルおよび処理プラントの少なくとも一つは鉱酸および塩基から副生成塩溶液を生成する処理プラント、
（ｃ）該副生成塩溶液から該鉱酸および塩基を生み出し、ミルおよび処理プラントの少なくとも一つに提供する電気化学的酸生成プラントを含む設備。
【請求項１７】
電気化学的酸生成プラントは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つを備え、該有価金属含有鉱物がレアアース含有鉱物であり、該鉱酸が塩酸であり、該副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたは両方であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方であり、該有価金属がレアアースである、請求項１６に記載の設備。
【請求項１８】
電気化学的酸生成プラントは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つを備え、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、該有価金属が、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該鉱酸が硝酸であり、該副生成塩溶液中の塩が硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの一つまたは両方であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項１６に記載の設備。
【請求項１９】
電気化学的酸生成プラントは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つを備え、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、該有価金属がウランであり、該鉱酸がリン酸であり、該副生成塩溶液中の塩がリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムの一つまたは両方であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項１６に記載の設備。
【請求項２０】
電気化学的酸生成プラントは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つを備え、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、該有価金属が白金族金
属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたは両方であり、該副生成塩溶液中の塩が硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたは両方であり、該鉱酸が硫酸であり、および該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である、請求項１６に記載の設備。
【請求項２１】
電気化学的酸生成プラントは、クロルアルカリ電気透析セルを備え、該有価金属がイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたは両方であり、該鉱酸が塩酸であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項１６に記載の設備。
【請求項２２】
鉱酸が塩酸であり、電気化学的酸生成プラントが水素ガスと塩素ガスとを発生し、塩素ガスを水素ガスと反応させて塩酸を作り出す、請求項１６に記載の設備。
【請求項２３】
電気化学的酸生成プラントは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つを備え、電気化学的酸生成プラントが：
該副生成塩溶液から少なくとも大部分の選択された多価不純物を取り除いて、第１の精製された溶液を形成し、
該鉱酸および前記塩基の形成のためクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つの中に第１の精製された溶液を導入する、請求項１６に記載の設備。
【請求項２４】
該選択された多価不純物が多価カチオンであり、該選択された多価カチオンが塩基と該副生成塩溶液の接触の結果、ｐＨの変化により誘発された沈殿により取り除かれ、電気化学的酸生成プラントは、
追加の多価カチオン不純物を取り除くためにイオン交換樹脂と第１の精製された溶液を接触させて第２の精製された溶液を形成し、
第２の精製された溶液を塩濃縮器で処理して第２の精製された溶液の濃縮物を形成し、
第２の精製された溶液の濃縮物および前記鉱酸を陽極液の再循環タンクの中へ導入し、第２の精製された溶液の濃縮物はクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つに導入される、請求項２３に記載の設備。
【請求項２５】
電気および廃熱エネルギーをミルおよび処理プラントの少なくとも一つまたは両方に提供するコージェネレーションプラントをさらに含む、請求項１６に記載の設備。
【請求項２６】
電気化学的酸生成プラントは、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つを備え、該副生成塩溶液が有機汚染物質を含み、電気化学的酸生成プラントは有機汚染物質の少なくとも大部分を除去して、精製された塩溶液を形成し、精製された塩溶液をクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つの中に導入して、該鉱酸および塩基を形成させる、請求項１６に記載の設備。
【請求項２７】
（ａ）（ｉ）有価金属含有鉱物を含む供給材料の粉砕と、（ｉｉ）有価金属含有鉱物からの有価金属含有鉱物を含む濃縮物の形成とのうちの少なくとも１つを行うミル、
（ｂ）有価金属含有鉱物から有価金属を回収する処理プラント、および
（ｃ）電気エネルギーおよび廃熱エネルギーをミルおよび処理プラントの少なくとも一つまたはそれ以上に提供するコージェネレーションプラントを含むシステム。
【請求項２８】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つを含み、副生成塩溶液から鉱酸および塩基を生み出し、ミルおよび処理プラントの少なくとも一つに提供する電気化学的酸生成プラントをさらに含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
該有価金属がレアアースであり、該鉱酸が塩酸であり、該副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたは両方であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方であり、該回収される有価金属がレアアース酸化物である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、該有価金属が、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該鉱酸が硝酸であり、該副生成塩溶液中の塩が硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの一つまたは両方であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、該有価金属がウランであり、該鉱酸がリン酸であり、該副生成塩溶液中の塩がリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムの一つまたは両方であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、該有価金属が白金族金属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副生成塩溶液中の塩が硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたは両方であり、該鉱酸が硫酸であり、および該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
該有価金属がイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副生成塩溶液中の塩が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたは両方であり、該鉱酸が塩酸であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３４】
鉱酸が塩酸であり、電気化学的酸生成プラントが水素ガスと塩素ガスとを発生し、塩素ガスを水素ガスと反応させて塩酸を作り出す、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３５】
電気化学的酸生成プラントが：
該副生成塩溶液から少なくとも大部分の選択された多価不純物を取り除いて、精製された塩溶液を形成し、
該鉱酸および前記塩基の形成のためクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つの中に精製された塩溶液を導入する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３６】
該選択された多価不純物が多価カチオンであり、該選択された多価カチオンが塩基と該副生成塩溶液の接触の結果、ｐＨの変化により誘発された沈殿により取り除かれ、電気化
学的酸生成プラントは、
追加の多価カチオン不純物を取り除くためにイオン交換樹脂と精製された塩溶液を接触させ、
精製された塩溶液をイオン交換樹脂と接触させた後、精製された塩溶液を塩濃縮器で処理して濃縮および精製された塩溶液を形成し、
濃縮および精製された溶液および鉱酸を陽極液の再循環タンクの中へ導入し、濃縮および精製された溶液はクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つに導入される、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
電気および廃熱エネルギーをミルおよび処理プラントの少なくとも一つまたは両方に提供するコージェネレーションプラントをさらに含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３８】
該副生成塩溶液が有機汚染物質を含み、電気化学的酸生成プラントは有機汚染物質の少なくとも大部分を除去して、精製された塩溶液を形成し、精製された塩溶液をクロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つの中に導入して、該鉱酸成分および前記塩基を形成させる、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３９】
溶解した有価金属を含むプレグナント・リーチ溶液を形成するために有価金属含有材料をリーチング溶液と接触させるステップと、
有価金属生成物を形成する溶解有価金属を回収するステップであって、副生成塩溶液が、接触および回収ステップの少なくとも一つにより形成されるステップと、
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つにより、該副生成塩溶液を酸および塩基に変換するステップと、
該酸および塩基のうちの一方または両方を、接触および回収ステップの少なくとも一つにリサイクルするステップを含むプロセス。
【請求項４０】
少なくとも大部分の該副生成塩溶液が該酸および塩基に変換され、少なくとも大部分の該酸および塩基がリサイクルされる、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４１】
酸はリーチング溶液の成分であり、該有価金属がレアアースであり、該酸が塩酸であり、該副生成塩溶液が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたは両方を含み、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方であり、該有価金属生成物がレアアース酸化物である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４２】
酸はリーチング溶液の成分であり、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、該有価金属が銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該酸が硝酸であり、該副生成塩溶液が硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの一つまたは両方を含み、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４３】
酸はリーチング溶液の成分であり、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、該有価金属がウランであり、該酸がリン酸であり、該副生成塩溶液がリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムの一つまたは両方を含み、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４４】
酸はリーチング溶液の成分であり、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つが二極性膜電気透析セルであり、該有価金属が白金族金属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、
ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副生成塩溶液が硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたは両方を含み、該酸が硫酸であり、および該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４５】
酸はリーチング溶液の成分であり、該有価金属がイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副生成塩溶液が塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたは両方を含み、該酸が塩酸であり、該塩基が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたは両方である、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４６】
該酸が塩酸であり、および、変換ステップが水素ガスおよび塩素ガスを発生させ、変換ステップはさらに、前記塩素ガスを前記水素ガスと反応させて塩酸を作り出すステップを含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４７】
変換ステップが、
該副生成塩溶液から少なくとも大部分の選択された多価不純物を取り除いて、精製された塩溶液を形成するステップと、
クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つの中に精製された塩溶液を導入して該酸および前記塩基を形成させるステップを含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４８】
該選択された多価不純物が多価カチオンであり、該選択された多価カチオンが塩基と該副生成塩溶液の接触の結果、ｐＨの変化により誘発された沈殿により取り除かれるプロセスであり、導入ステップは、
追加の多価カチオン不純物を取り除くためにイオン交換樹脂と精製された塩溶液を接触させるステップと、
追加の多価カチオン不純物を取り除いた後、精製された塩溶液を塩濃縮器で処理して、濃縮および精製された塩溶液を形成するステップと、
前記濃縮および精製された溶液および鉱酸を陽極液の再循環タンクの中へ導入するステップとを含み、濃縮および精製された溶液は、クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの前記少なくとも一つに導入される、請求項４７に記載のプロセス。
【請求項４９】
コージェネレーションプラントから電気エネルギーを受け取るステップであって、該電気エネルギーは、接触、回収、変換、およびリサイクルステップの一つまたはそれ以上において使用されるステップと、
該コージェネレーションプラントから廃熱を受け取るステップであって、該廃熱が接触、回収、変換、およびリサイクルステップの一つまたはそれ以上で使用されるステップとをさらに含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項５０】
変換ステップにおいて生産される塩素および水素ガスの間の実質的な化学量論的バランスが維持されるステップをさらに含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項５１】
該副生成塩溶液が有機汚染物質を含み、変換ステップが、
精製された塩溶液を生成するために少なくとも大部分の該有機汚染物質を取り除くステップであって、精製された塩溶液は前記クロルアルカリ電気透析セルおよび二極性膜電気透析セルのうちの少なくとも一つに導入され酸および塩基を形成するステップをさらに含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項５２】
請求項３９に記載のプロセスにより回収される、有価金属。
【請求項５３】
（ａ）水性塩溶液を受け取るステップと、
（ｂ）前記水性塩溶液から酸および塩基を電気化学的に生成するステップと、
（ｃ）レアアース含有供給材料からの複数のレアアースを溶解し、レアアース含有溶液を生成するステップであって、この溶解ステップ（ｃ）において前記酸および塩基のうちの一方が用いられる、ステップと、
（ｄ）前記レアアースのうちの１つを選択的に酸化させ、酸化したレアアースを沈殿させるとともに、酸化されていないレアアースを溶液中に残すステップと、
（ｅ）酸化したレアアースの沈殿を、酸化されていないレアアースを含有する溶液から分離するステップと、
を備える方法。
【請求項５４】
前記酸化されていないレアアースを含有する溶液はセリウム（ＩＩＩ）を含み、前記酸化したレアアースはセリウム（ＩＶ）を含む、請求項５３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
さらにもう１つの応用において、該酸は該リーチング溶液の一成分であり、二極性膜電気分解セルが採用され、該有価金属は白金族金属、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、クロム、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副産物塩溶液中の塩は硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの一つまたはそれ以上であり、該酸成分は硫酸であり、そして該塩基は水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
さらにもう１つの応用において、該酸は該リーチング溶液の一成分であり、該有価金属はイットリウム、スカンジウム、ランタノイド、白金族金属、銅、クロム、ベリリウム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデン、アルミニウム、ゲルマニウム、ウラン、金、銀、コバルト、亜鉛、スズ、チタン、およびマンガンの一つまたはそれ以上であり、該副産物塩溶液中の塩は塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの一つまたはそれ以上であり、該酸成分は塩酸であり、そして該塩基は水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの一つまたはそれ以上である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
二極性膜電気透析プロセスまたは「水分離」プロセスは、特に薬物添加することなく、副生成物や排水流、コストのかかる下流の精製ステップを回避しつつ、水性塩溶液を酸および塩基に変換する。電界の力で、二極性膜は水を切り離して水素（Ｈ＋、実際はヒドロニウムイオンＨ３Ｏ＋）とヒドロキシル（ＯＨ−）イオンにすることができる。該膜はアニオンおよびカチオン交換層、および水性塩溶液の外側から水が拡散する場所となる薄いインターフェイスで形成されている。水分離反応から取り出されたＨ＋およびＯＨ−イオンの、該二極性膜からの輸送は、二極性膜が正確に電気的に方向づけられていれば可能である。該アニオン交換側が該アノードに直面し、カチオン交換側がカソードに直面するという状態で、ヒドロキシルアニオンがアニオン交換層を横切って輸送され、水素陽イオンはカチオン交換層を通過して輸送される。該生成されたヒドロキシルおよび水素イオンは電気透析スタック中で酸及び塩基を作成するための塩のカチオンとアニオンと合流して使用される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
一般的に、処理プラントで使われる少なくとも大部分の鉱酸１４２および水酸化物１９０、例えば浸出溶液、剥離または再生薬剤もしくは電解液のようなものは、適切な塩１１８から電気化学的酸生成プラント１１６によって生産される。例示のために、塩酸は、典型的に適切な触媒の存在下で、アノードコンパートメントからの塩素ガスとカソードコンパートメントからの水素ガスを燃焼させることによってアルカリ金属塩化物から作り出される（上の等式７参照）。ヒドロ硫酸または硫酸はアルカリ金属硫酸塩の塩分解または二極性膜電気透析の技術により生産される。その他の例では、硝酸はアルカリ金属硝酸塩から、リン酸はアルカリ金属リン酸塩から生産され、臭化水素酸はアルカリ金属臭化物から、ヨウ化水素酸はアルカリ金属ヨウ化物から、フッ化水素酸はアルカリ金属フッ化物から製造される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
１つの形式において、該塩含有溶液１５０が該処理プラント１１２によって出力される。該塩含有溶液１５０は、例えば、リーチング、溶媒抽出および電解採取プロセスの一つまたはそれ以上により生産される。１つの処理プラント設定では、苛性ソーダは該イオン交換樹脂にナトリウムイオンを供給するための溶媒抽出で使われる。有価金属イオンがイオン交換樹脂上の該ナトリウムイオンを置き換える。該有価金属イオンは抽出精錬の当業者たちに知られている技術によって次の回収のために塩酸によって該樹脂から剥離される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
該電気化学的酸生成プラントにおいて、該塩含有溶液１５０は第一の精製システム中で、苛性ソーダ（または電気化学的酸生成プラント１１６のカソードコンパートメントのセル蒸留物）、炭酸ナトリウム、および他の添加剤、もしくはそのいずれかを用いた、カルシウム、マグネシウム、および鉄のような、多価金属イオン不純物を少なくとも大部分除去することのできる化学処理を受ける。このような多価カチオンは該イオン交換膜および二極性膜電気透析スタック、もしくは該イオン交換膜または二極性膜電気透析スタックの性能および操業寿命に有害な影響を与えかねない。濃縮機とフィルターのひとつまたは両方が一般的に多価不純物を取り除く。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
ここで、工業プラント１００の操作は、いくつかの説示的な実施態様に関連して論じられる。
図１を参照すると、有価金属含有供給材料１０４は、粉砕材料１２２をもたらすためにミル１０８に導入される。１つのプロセス設定においては、該供給材料１０４は一種またはそれ以上のレアアースを含む鉱物により構成され、破砕およびグラインドされる。該グラインドされた材料が、（約３０のから約７０℃の範囲になり得る）昇温下で、直接浮遊法を受け、そして当業者に知られた適切な起泡剤、捕集剤、活性剤および降下剤、もしくはそのいずれかを使って、レアアース鉱物および選鉱くずの少なくとも大部分を含む濃縮物（あるいは粉砕材料１２２）を作り出す。選鉱くずは通常処分が適合し、レアアースが実質的に枯渇している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
濃縮物（スラリー）２００は処理プラント１１２に導入される。処理プラント１１２では、濃縮物２００が生物学的および化学的、もしくは生物学的または化学的にバットまたはヒープリーチングされ（ステップ２０４）、リーチ溶液中の有価金属の少なくとも大部分を溶解するための鉱酸を含むリーチ溶液（図示されない）により、プレグナント・リーチ溶液２０８を形成する。該プレグナント・リーチ溶液２０８はオプションとして分離（ステップ２１２）されて、有価金属を含まない材料１３２、有価金属を含まない塩溶液２１６、および有価金属に富んだ溶液２２０が生成する。有価金属に富んだ溶液２２０はプレグナント・リーチ溶液中に溶け込んでいた有価金属の少なくとも大部分を含んでいる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
溶液２２８は、残存二価カチオンおよび硫酸イオン（ＳＯ４２−）及び硝酸イオン（ＮＯ３１−）のような多価アニオンの少なくとも大部分を取り除くためにアニオンおよびカチオン交換樹脂の混合床を通過する。通常使われるカチオン交換樹脂は、アミノメチルホ
スホン酸基を有する。硫酸イオンおよび硝酸イオンは、最も強塩基のアニオン交換樹脂に引き付けられる。模範的なアニオン交換樹脂は、ポリスチレン樹脂（例：アルドリッチ社のアンバーライトＩＲＡ−４００、４０２、４０４、９００、および９９６（商標名）、デュオライト（Ａ−１０１Ｄ（商標名）、アイオナックＡＳＢ−１または２（商標名）およびアイオナックＳＲ−７（商標名）、およびレバチットＯＣ−１９５０（商標名））、ポリアクリル酸樹脂（例：アンバーライトＩＲＡ−４５８および９５８（商標名））、ピリジン樹脂（例：レイルレックスＨＰＱ（商標名）、Ｂ−１（商標名）、およびＤＰ−１（商標名））および、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体を含み、これらはスルホン化されて強酸型カチオン交換樹脂を形成し、あるいはアミン化されて強塩基または弱塩基アニオン交換樹脂となったものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
処理系列の中のイミノ二酢酸タイプまたはアミノメチルホスホン酸官能基樹脂の順番は、残存している三価およびさらに高い価数のカチオンの少なくとも大部分のイミノ二酢酸タイプによる除去（３２０）が、アミノメチルホスホン酸官能基による二価カチオンの除去より先になるようにする。上述したように、三価およびさらに高い価数の陽イオン、特に三価レアアースは、これらのカチオンの不完全な溶離によってアミノメチルホスホン酸官能基を被毒させ得る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2013528696.tif 000013
【国際調査報告】
2013528696.tif 000014