(57)【要約】  スカンジウムの分離方法は、少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムを含む水性原液に酸又はアルカリを混合してｐＨを１．０〜２．０の範囲に調整することにより、スカンジウムを液相に含み、チタン及びジルコニウムを固相に含む、スカンジウム含有水性懸濁液を得る工程を備えている。スカンジウム含有水性懸濁液は、固液分離により、チタン及びジルコニウムと、スカンジウムを含む酸性液とに分離することができる。
2016031699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムを含む水性原液を準備する工程と、
前記水性原液に酸又はアルカリを混合してｐＨを１．０〜２．０の範囲に調整することにより、スカンジウムを液相に含み、チタン及びジルコニウムを固相に含む、スカンジウム含有水性懸濁液を得る工程とを備えるスカンジウムの分離方法。
【請求項２】
前記スカンジウム含有水性懸濁液を固液分離してチタン及びジルコニウムを除去した酸性液に、アルカリを混合してｐＨを３．５〜７．０の範囲に調整することにより、スカンジウムを析出させる工程と、
固液分離により、析出したスカンジウムを分離する工程とをさらに備える、請求項１に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項３】
前記析出したスカンジウムを溶解した第１水系溶液と、キレート樹脂とを接触させることにより、前記キレート樹脂にスカンジウムを吸着させる工程と、
前記キレート樹脂に吸着したスカンジウムを水系溶媒に溶離して第２水系溶液を得る工程とをさらに備える、請求項２に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項４】
前記スカンジウム含有水性懸濁液又はこれを固液分離した酸性液と、キレート樹脂とを接触させることにより、前記キレート樹脂にスカンジウムを吸着させる工程と、
前記キレート樹脂に吸着したスカンジウムを水系溶媒に溶離して第２水系溶液を得る工程とをさらに備える、請求項１に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項５】
前記スカンジウム含有水性懸濁液又はこれを固液分離した酸性液と、抽出剤を含む有機溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを前記有機溶媒に抽出してスカンジウム含有有機溶液を得る工程をさらに備える、請求項１に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項６】
前記析出したスカンジウムを溶解した第１水系溶液と、抽出剤を含む有機溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを前記有機溶媒に抽出してスカンジウム含有有機溶液を得る工程をさらに備える、請求項２に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項７】
前記溶離したスカンジウムを含む第２水系溶液と、抽出剤を含む有機溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを前記有機溶媒に抽出してスカンジウム含有有機溶液を得る工程をさらに備える、請求項３又は４に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項８】
前記スカンジウム含有水性懸濁液又はこれを固液分離した酸性液と、抽出剤を含む有機溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを前記有機溶媒に抽出してスカンジウム含有有機溶液を得る工程と、
前記スカンジウム含有有機溶液中のスカンジウムを水系溶媒に逆抽出して第３水系溶液を得る工程とをさらに備える、請求項１に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項９】
前記析出したスカンジウムを溶解した第１水系溶液と、抽出剤を含む有機溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを前記有機溶媒に抽出してスカンジウム含有有機溶液を得る工程と、
前記スカンジウム含有有機溶液中のスカンジウムを水系溶媒に逆抽出して第３水系溶液を得る工程とをさらに備える、請求項２に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項１０】
前記溶離したスカンジウムを含む第２水系溶液と、抽出剤を含む有機溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを前記有機溶媒に抽出してスカンジウム含有有機溶液を得る工程と、
前記スカンジウム含有有機溶液中のスカンジウムを水系溶媒に逆抽出して第３水系溶液を得る工程とをさらに備える、請求項３又は４に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項１１】
前記スカンジウム含有水性懸濁液を固液分離した酸性液と、析出剤を含む水系溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを析出させる工程と、
固液分離により、スカンジウムを回収する工程とをさらに備える、請求項１に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項１２】
前記析出したスカンジウムを溶解した第１水系溶液と、析出剤を含む水系溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを析出させる工程と、
固液分離により、スカンジウムを回収する工程とをさらに備える、請求項２に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項１３】
前記溶離したスカンジウムを含む第２水系溶液と、析出剤を含む水系溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを析出させる工程と、
固液分離により、スカンジウムを回収する工程とをさらに備える、請求項３又は４に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項１４】
前記スカンジウムを抽出したスカンジウム含有有機溶液と、析出剤を含む水系溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを析出させる工程と、
固液分離により、スカンジウムを回収する工程とをさらに備える、請求項５〜７のいずれか１項に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項１５】
前記スカンジウムを逆抽出した第３水系溶液と、析出剤を含む水系溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを析出させる工程と、
固液分離により、スカンジウムを回収する工程とをさらに備える、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項１６】
前記水性原液として、チタン鉱石を塩素化した残滓を水に懸濁した液を用いる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のスカンジウムの分離方法。
【請求項１７】
前記水性原液として、チタン鉱石を酸で浸出した残滓を水に懸濁した液を用いる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のスカンジウムの分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムを含む水性原液からスカンジウムとチタン、ジルコニウムとを分離し、粗スカンジウムを回収する方法に関する。更に、本発明は、この粗スカンジウムを用いて、キレート樹脂吸着工程、有機溶媒抽出工程を経て、高純度のスカンジウムを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スカンジウムは、遷移金属元素の一つで、イットリウムと共に希土類元素に分類される。スカンジウムは、例えばアルミニウム合金の添加剤、ニッケル・アルカリ蓄電池の陽極の改良剤のほかに、ヨウ化スカンジウムをメタルハライドランプに封入して用いたり、酸化ジルコニウムの安定化剤等に用いられ、スカンジア安定化ジルコニアは固体酸化物燃料電池の電解質に利用されている。【０００３】
スカンジウムは比較的希少な金属であり、トルトベイト石等に含まれているが産出量が少ないため、チタン鉱石やニッケル酸化鉱等の残滓から分離回収している。例えば、特許文献１には、チタン鉱石を塩素化した固体状残渣を酸液に浸出し濾過して、不溶残渣を除去したスカンジウム含有液を得、次いで、前記のスカンジウム含有液をＴＢＰ（トリブチルホスフェート）を含む有機溶媒に接触させてスカンジウムを選択的に抽出し、塩酸で逆抽出し、アンモニア液を添加し析出させて高純度のスカンジウムを回収することを記載している（実施例１）。【０００４】
また、特許文献２は、ニッケルとスカンジウムを含有する酸化鉱石からニッケルとスカンジウムを回収する方法において、（１）酸化鉱石を高温高圧下で酸により浸出してニッケルとスカンジウムを含む浸出液を得る浸出工程と、（２）浸出液に中和剤を加えてｐＨを２〜４の範囲に調整することにより、浸出液中の鉄とアルミニウムを沈殿物として除去する第一中和工程と、（３）第一中和工程で沈殿物を除去した後の溶液に、中和剤を加えてｐＨを４超〜７．５の範囲に調整することにより溶液中のスカンジウムを沈殿物として回収する第二中和工程と、（４）更に中和剤を加えてｐＨを７．５超に調整することにより、溶液中のニッケルを沈殿物として回収する第三中和工程とからなることを特徴とする、酸化鉱石からニッケルとスカンジウムを回収する方法を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１１５５３４号公報
【特許文献２】特開２０００−３１３９２８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の特許文献１では、チタン鉱石を塩素化した固体状残渣を酸液に浸出し、次いで、ＴＢＰ（トリブチルホスフェート）を含む有機溶媒に接触させてスカンジウムを選択的に抽出する方法を開示しているが、スカンジウム含有液には、チタン鉱石由来のチタン、ジルコニウム等の不純物が含まれているため、スカンジウムを選択的に有機溶媒に抽出することができず、そのため、この後の処理を行っても高純度のスカンジウムが製造できないという問題がある。また、特許文献２では、浸出液に中和剤を加えてｐＨを２〜４の範囲に調整することにより鉄とアルミニウムを沈殿させ、その後にｐＨを４超〜７．５の範囲に調整することによりスカンジウムを沈殿させるが、鉱石由来のチタン、ジルコニウムが存在する場合はｐＨを２〜４に調整するとスカンジウムもチタン、ジルコニウムとともに共沈殿することから、その後にｐＨを４超〜７．５の範囲に調整してもスカンジウムの収率が低下したり、鉱石由来の鉄（第一鉄）、マンガン等の不純物の混入が避けられないなどの問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、スカンジウムを含む溶液から、高効率かつ簡便に行うことのできるスカンジウムの分離又は回収の方法を研究した結果、少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムのイオンを含む水性原液とアルカリを混合してｐＨを１．０〜２．０の範囲に調整しチタン、ジルコニウムを析出させたり、あるいは、少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムの沈殿析出物を含む水性原液と酸とを混合してｐＨを１．０〜２．０の範囲に調整しスカンジウムを溶解させたりすると（チタン、ジルコニウム分離工程）、スカンジウム及びチタンと、ジルコニウムとを効率よく分離することができることを見出した。尚、チタン、ジルコニウム分離工程によって得られる懸濁液（スカンジウムを液相に含み、チタン及びジルコニウムを固相に含む懸濁液）を、スカンジウム含有懸濁液と呼ぶことがある。【０００８】
次に、前記のスカンジウム含有懸濁液を固液分離し、分離後の溶液（スカンジウムを含む酸性液）にアルカリを混合してｐＨを３．５〜７．０の範囲に調整しスカンジウムを析出させ、次いで、固液分離すると（第１スカンジウム析出・分離工程）、スカンジウムの析出物を分離することができることを見出した。このスカンジウム析出物は、純度の低い粗スカンジウム化合物である。【０００９】
更に、前記の工程で得たスカンジウム含有水性懸濁液又はスカンジウムを含む酸性液又はスカンジウム析出物を溶解した水系溶液（第１水系溶液）は、チタンやジルコニウムのように、スカンジウムと選択性の低い吸着種が分離されているので、これらの何れか１つとキレート樹脂とを接触させ、スカンジウムを吸着させることで、キレート樹脂へのスカンジウムの吸着を促進し、スカンジウムの純度を高めることができることを見出した。【００１０】
加えて、前記の工程で得たスカンジウム含有水性懸濁液又はスカンジウムを含む酸性液又はスカンジウム析出物を溶解した水系溶液（第１水系溶液）を、キレート樹脂に接触させ、スカンジウムを吸着させ、次いで、吸着したスカンジウムを水系溶媒に溶離して第２水系溶液を得る工程（キレート樹脂吸着・溶離工程）、前記の各工程で得たスカンジウム含有水性懸濁液又はスカンジウムを含む酸性液又は各種水系溶液を、抽出剤を含む有機溶媒に接触させ、スカンジウムを有機溶媒に抽出させてスカンジウム含有有機溶液を得る工程（有機溶媒抽出工程）、スカンジウム含有有機溶液中のスカンジウムを水系溶媒に逆抽出して第３水系溶液を得る工程（逆抽出工程）、更に、前記の各工程で得たスカンジウム含有水性懸濁液又はスカンジウムを含む酸性液又は各種水系溶液又はスカンジウム含有有機溶液と、析出剤を含む水系溶媒とを接触させ、スカンジウムを析出させ、次いで、固液分離によりスカンジウムを回収する工程（第２スカンジウム析出・回収工程）を選択的に行うことにより、スカンジウムの純度を高めていくことができることを見出し、本発明を完成した。【００１１】
すなわち、本発明は、
（１）少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムを含む水性原液を準備する工程と、前記水性原液に酸又はアルカリを混合してｐＨを１．０〜２．０の範囲に調整することにより、スカンジウムを液相に含み、チタン及びジルコニウムを固相に含む、スカンジウム含有水性懸濁液を得る工程とを備えるスカンジウムの分離方法、
（２）好ましい実施態様１  前記スカンジウム含有水性懸濁液を固液分離してチタン及びジルコニウムを除去した酸性液に、アルカリを混合してｐＨを３．５〜７．０の範囲に調整することにより、スカンジウムを析出させる工程と、固液分離により、析出したスカンジウムを分離する工程とをさらに備える、スカンジウムの分離方法、
（３）好ましい実施態様２  前記スカンジウム含有水性懸濁液又はこれを固液分離した酸性液又は前記析出したスカンジウムを溶解した第１水系溶液と、キレート樹脂とを接触させることにより、キレート樹脂にスカンジウムを吸着させる工程と、キレート樹脂に吸着したスカンジウムを水系溶媒に溶離して第２水系溶液を得る工程とをさらに備える、スカンジウムの分離方法、
（４）好ましい実施態様３  前記スカンジウム含有水性懸濁液、又はこれを固液分離した酸性液、又は前記析出したスカンジウムを溶解した第１水系溶液、又は前記溶離したスカンジウムを含む第２水系溶液と、抽出剤を含む有機溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを有機溶媒に抽出してスカンジウム含有有機溶液を得る工程と、スカンジウム含有有機溶液中のスカンジウムを水系溶媒に逆抽出して第３水系溶液を得る工程とをさらに備える、スカンジウムの分離方法、
（５）好ましい実施態様４  前記スカンジウム含有水性懸濁液を固液分離した酸性液、又は前記析出したスカンジウムを溶解した第１水系溶液、又は前記溶離したスカンジウムを含む第２水系溶液、又は前記スカンジウムを抽出したスカンジウム含有有機溶液、又は前記スカンジウムを逆抽出した第３水系溶液と、析出剤を含む水系溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを析出させる工程と、固液分離により、スカンジウムを回収する工程とをさらに備える、スカンジウムの分離方法、などである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスカンジウムの分離方法は、少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムを含む水性原液を用いて、スカンジウムとチタン、ジルコニウムとを効率よく分離することができる。これにより、不純物のチタン、ジルコニウムの混入を低く抑えることができ、高効率かつ簡便にスカンジウムを分離することができる。また、前記の固液分離したスカンジウムを含む酸性液にアルカリを混合してｐＨを３．５〜７．０の範囲に調整しスカンジウムを析出させ、次いで、固液分離すると、スカンジウムの析出物を分離することができ、これにより、不純物の鉄（第一鉄）、マンガン等の混入を低く抑えることができ、高効率かつ簡便にスカンジウムを回収することができる。これらの方法により得られた粗スカンジウムは、不純物の含有量が少ないため、その後のキレート樹脂吸着・溶離工程、有機溶媒抽出工程、逆抽出工程、スカンジウム析出工程等を行う際の不純物を除去するための負担が少なく、各工程を効率的に行うことができる。特に、チタン、ジルコニウム等の不純物が除去されていることにより、キレート樹脂へのスカンジウムの吸着を促進することができ、結果として、スカンジウムの純度を高めることが可能となる。【００１３】
本発明の方法は、チタン鉱石を塩素化した残滓を水に懸濁した液、チタン鉱石を酸で浸出した残滓を水に懸濁した液を用いて、スカンジウムを分離・回収するのに最適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例３と比較例１のそれぞれのスカンジウム吸着等温線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムを含む水性原液に酸又はアルカリを混合してｐＨを１．０〜２．０の範囲に調整し、スカンジウムを液相に含み、チタン及びジルコニウムを固相に含む、スカンジウム含有水性懸濁液とすることで、チタン、ジルコニウムとスカンジウムとを分離する方法である。
【００１６】
（１）水性原液を準備する工程について
水性原液は、スカンジウムイオンを含む溶液や水酸化スカンジウム、酸化スカンジウムを含むスラリー等のスカンジウムを含む水性液であって、スカンジウムのほかに、チタン、ジルコニウムを含んでいる。チタン、ジルコニウムはイオンの状態であってもよく、水酸化物や酸化物等の化合物の状態であってもよい。また、スカンジウム以外の希土類元素（イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム）を含んでいてもよく、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀等の遷移金属元素を含んでいてもよく、トリウム、ウラン等の放射性元素を含んでいてもよく、そのほかのアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、亜鉛、カドミウム等の周期表第１２族元素、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム等の周期表第１３族元素、ケイ素、ゲルマニウム、スズ等の周期表第１４族元素、リン、ヒ素、アンチモン、ビスマス等の周期表第１５族元素、セレン、テルル等の周期表第１６族元素、フッ素、塩素等の周期表第１７族元素等の典型元素を含んでいてもよい。チタン、ジルコニウムのほかに、バナジウム及びスカンジウム以外の希土類元素から選ばれる少なくとも一種の金属を含むものが本発明の効果が得られやすいため好ましい。水性原液中のスカンジウムの濃度には特段の制限はなく、任意の濃度の水性原液を用いることができる。一般に、高濃度の水性原液（５００〜５００００ｍｇ／Ｌ程度）を用いれば、高い収率でスカンジウムを回収しやすい。本発明の方法によれば、スカンジウム濃度が低いもの（１〜５００ｍｇ／Ｌ程度）であっても、十分にスカンジウムを精製し、分離し、回収することができる。一方、スカンジウム以外の元素の濃度についても特段の制限はない。一般に、不純物成分が少なく、その濃度が低ければ（例えば、チタン、ジルコニウム、バナジウムがそれぞれ１０００ｍｇ／Ｌ以下程度であれば）、スカンジウムの精製は行い易い。本発明の方法によれば、不純物成分（チタン、ジルコニウム、バナジウム等）の濃度が比較的高い場合（１０００ｍｇ／Ｌを超える場合）でも、十分にスカンジウムを精製し、分離し、回収することができる。更に、スカンジウム以外の希土類元素の濃度についても特段の制限はないが、それぞれ０〜１０００ｍｇ／Ｌ程度であると好ましい。水性原液は、どのようなｐＨ域のものでも使用できる。原液のｐＨが６以上であれば予め酸を混合して６以下に調整するのが好ましく、ｐＨが２以下に調整しておくのがより好ましい。ｐＨが２以上であると、スカンジウム、チタン、ジルコニウムは水酸化物等の沈殿析出物のスラリーの状態であるが、ｐＨが２以下の強酸性域であると、スカンジウム、チタン、ジルコニウム等は溶解し溶液になっているため取り扱い易く、ｐＨが１以下であるとより好ましく、０．５以下のものが品質の安定性がよいため更に好ましい。
【００１７】
水性原液は、少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムを含み、例えば、次のような水性液を用いることができる。なお、酸性液とはｐＨが概ね６以下のもの、中性液とはｐＨが概ね６〜８のもの、アルカリ性液とはｐＨが概ね８以上のものを指す。本発明では、鉱石を酸で溶解した液、具体的にはチタン鉱石を塩素化した残滓を水に懸濁した液や、鉱石の残滓を酸で溶解した液、具体的にはチタン鉱石を酸で浸出した残滓を水に懸濁した液を用いるのがより好ましい。
１）スカンジウムを含む鉱石等の材料を酸で溶解した酸性液、この酸性液にアルカリを混合した酸性液、中性液又はアルカリ性液
２）スカンジウムを含む鉱石等の材料を酸で溶解した液を加水分解又は中和して他の金属成分を精製した後の酸性液、あるいは他の金属成分を精製した後の残滓を酸で溶解した酸性液、この酸性液にアルカリを混合した酸性液、中性液又はアルカリ性液
３）スカンジウムを含む鉱石等の材料をアルカリで溶解したアルカリ性液、このアルカリ性液に酸を混合した酸性液、中性液又はアルカリ性液
４）スカンジウムを含む鉱石等の材料をアルカリで溶解した液を加水分解又は中和して他の金属成分を精製した後のアルカリ性液、このアルカリ性液に酸を混合した酸性液、中性液又はアルカリ性液
５）スカンジウムを含む鉱石等の材料をアルカリで溶解した液を加水分解又は中和して他の金属成分を精製した後の残滓をアルカリ又は酸で溶解したアルカリ性液、中性液又は酸性液
６）１）〜５）の酸性液やアルカリ性液に含まれるスカンジウムをイオン交換樹脂（キレート樹脂）で吸着溶離したり、沈殿分離するなどしてスカンジウムを粗精製した後の酸性液、中性液又はアルカリ性液
７）１）〜５）の酸性液やアルカリ性液に含まれるスカンジウムをイオン交換樹脂（キレート樹脂）で吸着溶離したり、沈殿分離するなどしてスカンジウムを粗精製した水酸化スカンジウム、酸化スカンジウム等を含むスラリーにアルカリ又は酸を混合して得られたアルカリ性液、中性液又は酸性液
【００１８】
スカンジウムを含む材料としては、種々の鉱石、鉱石から他の金属成分を精錬した後の残滓のほかに、スカンジウムを含むアルミニウム合金、ニッケル・アルカリ蓄電池の陽極、メタルハライドランプ、固体酸化物燃料電池の電解質、スカンジア安定化ジルコニア等のセラミックス等の各種材料や廃棄物を使用することができる。鉱石として、例えば、トルトベイト石、金鉱石、銀鉱石、銅鉱石、鉛鉱石、ビスマス鉱石、スズ鉱石、アンチモン鉱石、水銀鉱石、亜鉛鉱石、鉄鉱石、クロム鉱石、マンガン鉱石、タングステン鉱石、モリブデン鉱石、ヒ素鉱石、ニッケル鉱石、コバルト鉱石、ウラン鉱石、トリウム鉱石、リン鉱石、硫黄鉱石 、バリウム鉱石、カルシウム鉱石、マグネシウム鉱石、ストロンチウム鉱石 、ベリリウム鉱石、アルミニウム鉱石、チタン鉱石等が挙げられ、鉄鉱石、ニッケル鉱石、チタン鉱石、マンガン鉱石、スズ鉱石、アルミニウム鉱石等のスカンジウムを多く含んでいる鉱石が好ましい。鉱石等の材料を溶解する酸あるいは酸性に調整する酸は、制限なく用いることができ、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸や酢酸等の有機酸を用いることができる。鉱石等の材料を酸で溶解した液を加水分解したり中和したりして他の金属成分を精錬した後の液を用いることもできる。例えば、ラテライト鉱のニッケル酸化鉱に硫酸を添加して加圧浸出することによって得られる浸出液、その浸出液からニッケル分を取り出した後の液を用いることができる。また、ルチル鉱、チタン鉄鉱等のチタン鉱石や鉄鉱石に硫酸、塩酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸、酢酸等の有機酸で溶解した溶解液、その溶解液を加水分解、中和してチタン分、鉄分を取り出した後の液等を用いることができる。また、鉱石中の他の金属を塩素化し気体として取り出した後の残滓を酸で溶解した液を用いることができ、例えば、ルチル鉱、チタン鉄鉱等のチタン鉱石や鉄鉱石を塩素ガスで塩素化し塩化チタン、塩化鉄を取り出した後の残滓を硫酸、塩酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸、酢酸等の有機酸で溶解した溶解液、その溶解液を加水分解してチタン分、鉄分を取り出した後の液等を用いることができる。また、ｐＨ調整に用いるアルカリは、制限なく用いることができ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属化合物、水酸化カルシウム（消石灰)、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物、酸化カルシウム（生石灰）、酸化マグネシウム、酸化バリウム等のアルカリ土類金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属化合物、アンモニア、アミン類等を用いることができる。鉱石等の材料をアルカリで溶解した液やそれを加水分解したり中和したりして他の金属成分を精錬した後の液を用いることもできる。
【００１９】
一方、鉱石等の材料をアルカリで溶解する場合は、そのアルカリ性溶解液、そのアルカリ性溶解液を加水分解や中和して他の金属を取り出した後のアルカリ性液等を用いることができ、それに酸を混合して酸性液、中性液又はアルカリ性液とすることができる。鉱石等の材料を溶解するアルカリあるいはｐＨ調整に用いるアルカリは、制限なく用いることができ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属化合物、水酸化カルシウム（消石灰)、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物、酸化カルシウム（生石灰）、酸化マグネシウム、酸化バリウム等のアルカリ土類金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属化合物、アンモニア、アミン類等を用いることができる。鉱石等の材料をアルカリで溶解した液やそれを加水分解したり中和したりして他の金属成分を精錬した後の液を用いることもできる。ｐＨを酸性に調整する酸は、制限なく用いることができ、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸や酢酸等の有機酸を用いることができ、前記の鉱石等の材料を溶解した酸性液を用いてもよい。
【００２０】
水性原液は、予めスカンジウムを粗精製したものを用いてもよい。スカンジウムの粗精製は、前記の酸性液やそれを調製するために得られたアルカリ性液を用いて、それに含まれるスカンジウムを従来の方法で、例えば、イオン交換樹脂（キレート樹脂）で吸着し、次いで、イオン交換樹脂（キレート樹脂）から溶離によって、あるいは、ｐＨ調整などして沈殿分離処理して得られた水酸化スカンジウム、酸化スカンジウム等を水に分散するなどして、スカンジウムの濃度を高めることができる。このように粗精製した液と酸又はアルカリを加えてｐＨ調整した溶液も水性原液として用いることができる。また、スカンジウム含有液のｐＨを一旦７以上として水酸化スカンジウムを析出させ、そのスラリーを酸又はアルカリと混合してｐＨを調整した液を水性原液として用いることができ、必要に応じて調整した水性原液を分別して用いるのが好ましい。
【００２１】
（２）チタン、ジルコニウム分離工程について
本発明では、少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムを含む水性原液とアルカリを混合してｐＨを１．０〜２．０の範囲に調整し、チタン、ジルコニウムを固相に含み、スカンジウムを液相に含む、スカンジウムを含む水性懸濁液を得る。水性原液のｐＨを１．０未満から１．０〜２．０にすることにより、チタン、ジルコニウムの沈殿を析出させることができる。ｐＨ調整を１．０より低くすると、チタン、ジルコニウムの沈殿が不十分で、多くのチタン、ジルコニウムが水性原液中に残留する。また、ｐＨ調整を２．０より高くするとチタン、ジルコニウムの沈殿にスカンジウムの沈殿が混入してしまうため、スカンジウムの回収率が低下する。ｐＨ調整するアルカリは、制限なく用いることができ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属化合物、水酸化カルシウム（消石灰)、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物、酸化カルシウム（生石灰）、酸化マグネシウム、酸化バリウム等のアルカリ土類金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属化合物、アンモニア、アミン類等を用いることができる。鉱石等の材料をアルカリで溶解した液を加水分解したり中和したりして他の金属成分を精錬した後の液を用いることもできる。ｐＨ調整の際の温度は、適宜設定することができ、例えば、２〜１００℃程度が好ましく、５〜７０℃程度がより好ましい。
【００２２】
本発明の別の方法では、少なくともスカンジウム、チタン、ジルコニウムを含む水性原液と酸を混合してｐＨを１．０〜２．０の範囲に調整しスカンジウムを溶解する。水性原液のｐＨを２．０より大きいところから１．０〜２．０にすることにより、スカンジウムが溶解し、一方のチタン、ジルコニウムの沈殿析出物がそのままの状態を維持した状態とすることができる。ｐＨ調整を１．０より低くすると、チタン、ジルコニウムの沈殿が溶解し、多くのチタン、ジルコニウムが水性原液中に溶解する。また、ｐＨ調整を２．０より高くするとスカンジウムの沈殿が残りチタン、ジルコニウムの沈殿に混入してしまうため、スカンジウムの回収率が低下する。ｐＨを酸性に調整する酸は、制限なく用いることができ、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸や酢酸等の有機酸を用いることができ、前記の鉱石等の材料を溶解した酸性液を用いてもよい。ｐＨ調整の際の温度は、適宜設定することができ、例えば、２〜１００℃程度が好ましく、５〜７０℃程度がより好ましい。
【００２３】
（３）第１スカンジウム析出・分離の各工程について（好ましい実施態様１）
前記のチタン、ジルコニウム分離工程で得たスカンジウムを含む水性懸濁液を固液分離してチタン及びジルコニウムを除去し、除去後の水溶液（酸性液）にアルカリを混合してｐＨを３．５〜７．０の範囲に調整するのが好ましい。スカンジウムを含む酸性液のｐＨを３．５〜７．０にすることにより、スカンジウムの沈殿が析出し、それを固液分離することができる。ｐＨ調整を３．５より低くすると、スカンジウムの沈殿が不十分で、多くのスカンジウムが酸性液中に残留する。また、ｐＨ調整を７．０より高くすると鉄（第一鉄）、マンガン等の沈殿が析出し、スカンジウムの沈殿に混入してしまうため、スカンジウムの純度が低下するので、上記ｐＨ範囲が好ましい。ｐＨ調整するアルカリは、制限なく用いることができ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属化合物、水酸化カルシウム（消石灰)、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物、酸化カルシウム（生石灰）、酸化マグネシウム、酸化バリウム等のアルカリ土類金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属化合物、アンモニア、アミン類等を用いることができる。ｐＨ調整の際の温度は、適宜設定することができ、例えば、２〜１００℃程度が好ましく、５〜７０℃程度がより好ましい。スカンジウムを含む水性懸濁液の固液分離、又は、スカンジウムの析出物を含む液の固液分離は、何れも通常の方法を用いることができ、例えば、濾過機、静置分離機、遠心分離機等を用いることができる。回収した沈殿物は、必要に応じて乾燥し、及び／又は焼成する。固液分離の対象が前記水性懸濁液の場合、沈殿物の乾燥、及び／又は焼成によって酸化チタン、酸化ジルコニウムの粉末等を回収できる。また、固液分離の対象がスカンジウム析出物を含む液の場合、沈殿物の乾燥、及び／又は焼成によって酸化スカンジウムの粉末を回収することができる。
【００２４】
（４）キレート樹脂吸着・溶離の各工程について（好ましい実施態様２）
前記のチタン、ジルコニウム分離工程で得たスカンジウムを含む水性懸濁液、又はこれを固液分離した酸性液や、スカンジウム析出工程で得たスカンジウム析出物を水系溶媒に溶解した第１水系溶液を、キレート樹脂に接触させ、スカンジウムを吸着させ、次いで、吸着したスカンジウムを水系溶媒に溶離して、第２水系溶液を得ることができる。スカンジウム析出物を溶解する水系溶媒は、硫酸水溶液、塩酸水溶液、硝酸水溶液などの公知の酸や、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸アンモニウム水溶液などの公知のアルカリを用いることができる。コストやハンドリング面から酸が好ましく、濃度はスカンジウムの溶解度が十分高ければ特に限定はされないが、スカンジウムをより高濃度で回収したければ、より高濃度であることが好ましく、例えば７０％硫酸がより好ましい。
【００２５】
キレート樹脂は、従来公知のものを用いることができ、スカンジウムの吸着量が大きいキレート樹脂が好ましい。スカンジウムの吸着量が大きいキレート樹脂の官能基としては、イミノジ酢酸、チオウレア、ポリアミン系、アミノリン酸、メチルグルカミン、アミノオキシム、ホスホン酸、スルホン酸、カルボン酸等があり、これらを単独あるいは複数種有する樹脂を用いることができる。スカンジウムを吸着したキレート樹脂は、必要に応じて溶離槽に移し、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸や、炭酸ナトリウムや炭酸アンモニウムなどの公知の溶離剤と接触させることでスカンジウムを水系溶媒中に溶離させる。スカンジウム吸着槽、溶離槽は、通常の反応槽、カラム等を用い、通液方法等は適宜選択することができる。吸着槽、溶離槽の液温は、適宜設定することができ、例えば、２〜８０℃程度が好ましく、５〜５０℃程度がより好ましい。キレート樹脂からのスカンジウムの溶離に用いる水系溶媒は、水又は水に必要に応じてアルコール等の有機溶媒を混合したものであり、有機溶媒の含有量は１０質量％以下程度が好ましい。
【００２６】
（５）有機溶媒抽出工程、逆抽出工程の各工程について（好ましい実施態様３）
前記の（２）〜（４）の各工程で得たスカンジウムを含む水系溶液（前記のチタン、ジルコニウム分離工程で得られたスカンジウムを含む水性懸濁液、又はこれを固液分離した酸性液、又は第１水系溶液、又は第２水系溶液）を、抽出剤を含む有機溶媒に接触させ、スカンジウムを有機溶媒に抽出してスカンジウム含有有機溶液を得た後に、スカンジウム含有有機溶液中のスカンジウムを水系溶媒に逆抽出して、第３水系溶液を得る工程である。
【００２７】
スカンジウムを含む水系溶液として、スカンジウム析出物を水系溶媒に溶解したもの（第１水系溶液）を用いる場合には、必要に応じて、水系溶液に酸又はアルカリを混合してｐＨを４．０〜７．０の範囲に調整すると、抽出量が大きくなるため好ましい。水系溶液のｐＨを前記の範囲とすると、スカンジウムが主に抽出され、不純物元素は殆ど抽出されず、分離することができる。ｐＨが４．０より低いとスカンジウムの抽出量が減少し、収率の低下を招くため好ましくない。７．０より高いと不純物元素の抽出量が増加し、分離効率が悪くなるため好ましくない。好ましいｐＨは５．０〜６．５である。ｐＨを酸性に調整する酸としては、制限なく用いることができ、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸や酢酸等の有機酸を用いることができ、前記の鉱石等の材料を溶解した酸性液を用いてもよい。ｐＨを調整するためのアルカリとしては、アルカリ性を呈するものであれば制限なく用いることができ、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属化合物、水酸化カルシウム（消石灰)、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物、酸化カルシウム（生石灰）、酸化マグネシウム、酸化バリウム等のアルカリ土類金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属化合物、アンモニア、アミン類等を用いることができ、鉱石等の材料をアルカリで溶解した液を用いてもよい。
【００２８】
スカンジウムを含む水系溶液と、抽出剤を含む有機溶媒とを混合して、スカンジウムと抽出剤から形成される錯体を有機溶媒に抽出する。抽出剤は、従来公知のものを用いることができ、例えば、カルボン酸及び／又はその塩（以下にカルボン酸系抽出剤ということがある）が好ましい。カルボン酸はカルボキシ基を有する有機酸であり、カルボン酸塩としてはナトリウム、カリウム、アンモニウム等の塩が挙げられ、スカンジウムと錯体を形成するものであれば使用できる。具体的にはカルボン酸系抽出剤としてネオデカン酸系、バーサチック酸系、ナフテン酸系、オレイン酸系、ラウリン酸系等の公知の抽出剤を用いることができ、ナフテン酸及び／又はネオデカン酸が好ましく用いられる。抽出剤の割合は適宜設定することができ、カルボン酸系抽出剤の割合は有機溶媒に対して１〜５０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましい。また、有機相と水相との界面に第三相が生成することを抑制するために、界面調節剤を添加してもよい。界面調節剤としては、ノニルフェノール、１−デカノール、イソデカノール、１−オクタノール、２−エチルヘキサノール等の長鎖アルキル化合物や、リン酸トリブチル（ＴＢＰ）等のリン酸アルキル化合物等が一例として挙げられる。界面調節剤の添加量は適宜設定することができ、通常、有機溶媒に対して１〜５０質量％が好ましく、５〜４０質量％がより好ましい。スカンジウムの溶媒抽出操作は、任意の液液接触装置を用いて、スカンジウムを含む溶液（前記水性懸濁液、又は前記酸性液、又は前記第１水系溶液、又は前記第２水系溶液）と、抽出剤や必要に応じて界面調節剤を含む有機溶媒とを適当な温度で一定時間、公知の手順で液液接触させ、次いで静置分離又は遠心分離によって抽出剤相と液相とに分離することにより行うことができる。液液接触装置としては、例えば遠心抽出機、ミキサー、振とう機、分液漏斗や、多段式の液液接触装置、より具体的には向流のミキサーセトラーが挙げられ、連続法、回分法のいずれであってもよい。また、処理温度は、抽出操作前の各種水系溶液及び抽出剤を含む有機溶媒の温度を保持するように設定することが好ましいが、有機溶媒の引火点、相分離速度、抽出剤相の安定性などの点から、通常、２０〜７０℃に保つのが好ましい。溶媒抽出は１回に限ることはなく、数回に分けて行ってもよい。
【００２９】
有機溶媒としては特段制限なく用いることができ、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、アミルベンゼン、ジアミルベンゼン、アミルトルエン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン等の芳香族系炭化水素化合物類；ケロシン、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、イソヘキサン、ｎ−ヘプタン、イソヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ｎ−デカン、ｎ−ドデカン、シクロヘキサン、クロロホルム、テトラクロロメタン、クロロエタン、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、２−クロロプロパン、１，２−ジクロロプロパン、１，２，３−トリクロロプロパン、１−クロロヘキサン、石油エーテル、石油ベンジン、リグロイン、ｎ−パラフィン等の脂肪族系炭化水素化合物類；アイソパー（エクソン  モービル  コーポレーション社登録商標）、ソルベッソ（エクソン  モービル  コーポレーション社登録商標）等の工業用希釈剤などが一例として挙げられる。また、これらの有機溶媒は１種又は２種以上を混合して使用してもよい。
【００３０】
前記の抽出したスカンジウムを含むスカンジウム含有有機溶液と水系溶媒とを混合して、スカンジウム含有有機溶液中のスカンジウムを水系溶媒に逆抽出して、第３水系溶液を得る。逆抽出に用いる水系溶媒は、水又は水に必要に応じてアルコール等の有機溶媒を混合したものであり、有機溶媒の含有量は１０質量％以下程度が好ましい。逆抽出に用いる水系溶媒は、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、酢酸等の有機酸を用いて酸性にするのが好ましい。スカンジウムの逆抽出操作は、前記の液液接触装置を用いて、有機溶媒と水系溶媒とを適当な温度で一定時間、公知の手順で液液接触させ、次いで静置分離又は遠心分離によって抽出剤相と液相とに分離することにより行うことができる。液液接触装置としては、例えば遠心抽出機、ミキサー、振とう機、分液漏斗や、多段式の液液接触装置、より具体的には向流のミキサーセトラーや遠心抽出機が挙げられ、連続法、回分法のいずれであってもよい。逆抽出は１回に限ることはなく、数回に分けて行ってもよい。また、有機溶媒抽出工程と逆抽出工程は１回に限ることはなく、数回繰り返すことによりスカンジウムの濃度を高めることができるため好ましい。このようにして、有機溶媒抽出工程、逆抽出工程を行うと、スカンジウムの純度は９９.０質量％以上となり、好ましくは９９．５質量％以上とすることができる。
【００３１】
（６）第２スカンジウム析出・回収の各工程について（好ましい実施態様４）
前記の（２）〜（５）の各工程で得たスカンジウムを含む溶液（スカンジウム含有水性懸濁液を固液分離した酸性液、又は第１水系溶液、又は第２水系溶液、又はスカンジウム含有有機溶液又は逆抽出した第３水系溶液）と析出剤を含む液（水系溶媒）とを混合しスカンジウムを析出させ、固液分離によりスカンジウムを沈殿物として回収する工程である。例えば、スカンジウム含有有機溶液と析出剤とを混合して、スカンジウムを析出させるのが好ましく、このように有機溶媒抽出工程の後に直ぐに析出工程を行っても、スカンジウムの純度は９９.０質量％以上となり、好ましくは９９．５質量％以上とすることができる。
【００３２】
析出剤は、従来公知のものを用いることができ、例えば、カルボン酸及び／又はその塩（以下にカルボン酸系析出剤ということがある）が好ましい。カルボン酸はカルボキシ基を有するカルボン酸であり、カルボン酸塩としてはナトリウム、カリウム、アンモニウム等の塩が挙げられ、スカンジウムを析出するものであれば使用できる。具体的にはカルボン酸系析出剤としてギ酸（メタン酸）、酢酸（エタン酸）、プロピオン酸（プロパン酸）、酪酸（ブタン酸）、吉草酸（ペンタン酸）、カプロン酸（ヘキサン酸）、エナント酸（ヘプタン酸）、カプリル酸（オクタン酸）等の脂肪酸、乳酸（２−ヒドロキシプロパン酸）、リンゴ酸（２−ヒドロキシブタン二酸）、クエン酸（２−ヒドロキシプロパントリカルボン酸）等のヒドロキシ酸、シュウ酸（エタン二酸）、マロン酸（プロパン二酸）、コハク酸（ブタン二酸）グルタル酸（ペンタン二酸）、アジピン酸（ヘキサン二酸）、フマル酸（（Ｅ）−ブタ−２−エン二酸）、マレイン酸（（Ｚ）−ブタ−２−エン二酸）等のジカルボン酸等やそれらの塩を用いることができ、シュウ酸等のジカルボン酸及び／又はその塩が好ましい。析出剤の割合は適宜設定することができ、スカンジウムに対してカルボン酸系析出剤の割合は、１．０〜５．０モルが好ましく、１．５〜３．０モルがより好ましい。スカンジウムの析出操作は、析出装置を用いて、スカンジウムと析出剤とを適当な温度で一定時間、公知の手順で接触させて反応析出させる。得られた沈殿物はカルボン酸スカンジウム等の化合物であり、必要に応じて分別して回収する。分別操作は通常の装置で行うことができ、濾過機、静置分離機、遠心分離機等を用いることができる。回収した沈殿物は、必要に応じて乾燥し、及び／又は焼成すると酸化スカンジウム等の粉末として回収することができるため好ましい。乾燥条件、焼成条件は適宜設定することができ、例えば乾燥温度は８０〜１５０℃程度が適当であり、乾燥時間は１〜２４時間程度が適当である。また、例えば焼成温度は、３００〜１２００℃程度であればよく、焼成時間は１〜２４時間程度が適当である。このようにして、有機溶媒抽出工程、逆抽出工程、カルボン酸析出工程を行うと、スカンジウムの純度は９９.３質量％以上とすることができ、好ましくは９９．７質量％以上、より好ましくは９９．９質量％とすることができる。特にトリウム、ウランを含む水性原液から、高度にスカンジウムを分離することができる。
【００３３】
このようにして回収したスカンジウムが、カルボン酸スカンジウムであれば、それを更に酸に溶解し、ジルコニウム化合物と共沈殿物を形成させ、それを焼成してスカンジア安定化ジルコニアを製造することができる。また、乾燥や焼成して回収した水酸化スカンジウム、酸化スカンジウム等の粉末は、酸化ジルコニウムと混合し焼成してスカンジア安定化ジルコニアを製造することができる。回収したスカンジウムは不純物が少なく純度が高いため、それを用いたスカンジア安定化ジルコニアは固体酸化物燃料電池の電解質に有用である。また、酸化スカンジウムを還元して金属にしたり、ヨウ化してヨウ化スカンジウム等の化合物として用いることもできる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例、比較例により説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。【００３５】
実施例１
チタン鉱石を塩素化した残滓を水に懸濁してｐＨ１未満とし、スカンジウムを溶解させた水性原液１３Ｌを得た（試料Ａ）。次いで、水酸化ナトリウムを混合してｐＨ１．５とし、７０℃で１５分撹拌した後、室温まで冷却してスカンジウムを含む水性懸濁液とし、このスカンジウム含有水性懸濁液を減圧濾過して固形分を取り除き、スカンジウムを含有する酸性液１４Ｌを得た（試料Ｂ）。スカンジウムを含有する酸性液（試料Ｂ）に室温で水酸化ナトリウムを添加してｐＨ４に調整した後、１時間撹拌した。これをヌッチェで減圧濾過して固形分を回収し、ヌッチェに純水を追加して濾過を続け、濾液の導電率が１ｍＳ／ｃｍ未満となるまで固形分の洗浄を行った。【００３６】
洗浄した固形分を７０％の硫酸に添加して溶解し、最終的にｐＨ０．７となるよう硫酸を用いて微調整して、スカンジウムを含有する水系溶液（第１水系溶液）（試料Ｃ）３Ｌを得た。【００３７】
前記の水性原液と、チタン・ジルコニウム除去後のスカンジウム溶解液（試料Ａ、Ｂ及びＣ）の各元素濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ若しくはＭＰ−ＡＥＳ）で分析した。その結果を表１に示す。この結果から、本発明の処方で、不純物元素が分離され、スカンジウムを濃縮できることが分かった。【００３８】
【表１】
2016031699.tif 000003
【００３９】
実施例２
チタン鉱石を塩素化した残滓を水に懸濁してｐＨ１未満とし、スカンジウムを溶解させた水性原液１０Ｌを得た（試料Ｄ）。次いで、炭酸カルシウムを混合してｐＨ４とし、更に塩酸（１０％）を４０℃で添加してｐＨ１．０とした後、室温まで冷却してスカンジウムを含む水性懸濁液とし、このスカンジウム含有水性懸濁液を減圧濾過して固形分を取り除き、スカンジウムを含有する酸性液１５Ｌを得た（試料Ｅ）。スカンジウムを含有する酸性液（試料Ｅ）に室温で水酸化カルシウムを添加してｐＨ４に調整した後、１時間撹拌した。これをヌッチェで減圧濾過して固形分を回収し、ヌッチェに純水を追加して濾過を続け、濾液の導電率が１ｍＳ／ｃｍ未満となるまで固形分の洗浄を行った。【００４０】
洗浄した固形分を塩酸に添加して溶解し、最終的にｐＨ０．７となるよう塩酸を用いて微調整して、スカンジウムを含有する水系溶液（第１水系溶液）（試料Ｆ）１Ｌを得た。【００４１】
前記の水性原液と、チタン・ジルコニウム除去後のスカンジウム溶解液（試料Ｄ、Ｅ及びＦ）の各元素濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ若しくはＭＰ−ＡＥＳ）で分析した。その結果を表２に示す。この結果から、本発明の処方で、不純物元素が分離され、スカンジウムを濃縮できることが分かった。【００４２】
【表２】
2016031699.tif 000004
【００４３】
キレート樹脂によるスカンジウム濃縮処理への影響
前記の方法によってスカンジウムと共存する不純物を低減することで、キレート樹脂や溶媒抽出などの公知の分離工程の効率が向上する。一例としてキレート樹脂へのスカンジウム吸着特性を実施例３に示す。【００４４】
実施例３
実施例２で得た、スカンジウム含有水系溶液（第１水系溶液）（試料Ｆ）と、公知のキレート樹脂（官能基：アミノリン酸）とを表３に示す体積比で密閉容器に入れ、２４時間ボトルローラーで混合してスカンジウム等の吸着を行った。吸着処理後に溶液とキレート樹脂を分離し、溶液中のスカンジウム濃度を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ若しくはＭＰ−ＡＥＳ）で分析した。吸着処理の前後の溶液のスカンジウム濃度から、キレート樹脂１Ｌあたりのスカンジウム吸着容量を算出した。その結果を表３に示す。【００４５】
【表３】
2016031699.tif 000005
【００４６】
本発明のチタン・ジルコニウム分離後のスカンジウム溶解液が、公知の各種キレート樹脂を用いた精製処理に広く適用できることを確認するため、公知の各種キレート樹脂への適用試験を実施例４で行った。【００４７】
実施例４
実施例２において、試料Ｄに代えて、スカンジウム、チタン、ジルコニウム等を溶解させた水性原液（試料Ｇ、ｐＨ１未満）を用いたこと以外は実施例２と同様にして、スカンジウム含有酸性液（試料Ｈ）を得た。尚、試料Ｈは、ｐＨ調整によるスカンジウムの析出、濾過、洗浄、酸への再溶解の工程を経ていないものであり、実施例２に記載の試料Ｅに対応する。【００４８】
次いで、試料Ｈと表４に示した公知の各種キレート樹脂とを、体積比率２０：１で密閉容器に入れ、２４時間ボトルローラーで混合してスカンジウム等の吸着を行った（試料Ｉ、Ｊ、Ｋ）。吸着処理後に溶液とキレート樹脂を分離し、溶液中のスカンジウム濃度を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ若しくはＭＰ−ＡＥＳ）で分析した。吸着処理の前後の溶液のスカンジウム濃度から、キレート樹脂１Ｌあたりのスカンジウム吸着容量を算出した。その結果を表５に示す。【００４９】
【表４】
2016031699.tif 000006
【００５０】
【表５】
2016031699.tif 000007
【００５１】
比較例１
実施例２で本発明の分離処理を行っていない、スカンジウム水性原液（試料Ｄ）と、公知のキレート樹脂（官能基：アミノリン酸、実施例３で使用したものと同じ）とを表６に示す体積比で密閉容器に入れ、２４時間ボトルローラーで混合してスカンジウム等の吸着を行った。吸着処理後に溶液とキレート樹脂を分離し、溶液中のスカンジウム濃度を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ若しくはＭＰ−ＡＥＳ）で分析した。吸着処理の前後の溶液のスカンジウム濃度から、キレート樹脂１Ｌあたりのスカンジウム吸着容量を算出した。その結果を表６に示す。【００５２】
【表６】
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【００５３】
キレート樹脂を用いた濃縮処理では、目標となる元素（ここではスカンジウム）の樹脂への最大吸着量が、濃縮効率を示す一つの指標となる。実施例３と比較例１のスカンジウム吸着等温線を図１に示す。実施例３では、スカンジウム吸着量は最大で２．８ｇ／ＬＲＥＳＩＮを示しており、接触させるスカンジウム含有水系溶液（第１水系溶液）の量を増すことで、更に吸着量が向上する傾向を示している。一方比較例１より、本発明のチタン、ジルコニウム除去工程を行わないと、スカンジウム吸着容量は０．１ｇ／ＬＲＥＳＩＮで飽和している。これは、スカンジウムと選択性の低い吸着種（チタンやジルコニウム）が多量に含まれるために、キレート樹脂へのスカンジウム吸着を阻害することによる。【００５４】
また、表５の結果から試料Ｉ、Ｊ、Ｋの３種の樹脂１ＬあたりのＳｃ吸着容量は何れも０．２ｇ／ＬＲＥＳＩＮ以上となった。これは比較例１に示した吸着容量０．１ｇ／ＬＲＥＳＩＮに比べて十分高く、本発明のチタン・ジルコニウム分離工程が、様々なキレート樹脂を用いた精製処理への適用が可能であり、且つ、精製効率の向上に寄与することを示している。【００５５】
なお、キレート樹脂に接触させ、スカンジウムを吸着させた後に、吸着したスカンジウムを水系溶媒に溶離する工程（溶離工程）、更に、前記の各工程で得たスカンジウムを含む水性懸濁液又は酸性液又は各種水系溶液を、抽出剤を含む有機溶媒に接触させ、スカンジウムを有機溶媒に抽出させる工程（有機溶媒抽出工程）、次いで、水系溶媒に逆抽出する工程（逆抽出工程）、更に、前記の各工程で得たスカンジウムを含む酸性液又は各種水系溶液又はスカンジウム含有有機溶液と、析出剤を含む水系溶媒とを接触させ、スカンジウムを析出させ、次いで、固液分離する工程（第２スカンジウム析出・回収工程）を選択的に行うことにより、スカンジウムの純度を更に高めていくことができることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の方法で回収したスカンジウムは濃縮されており、且つチタン、ジルコニウム等の不純物が低減できていることから、このような粗スカンジウム液から種々の精製プロセスを適用して高純度のスカンジウムを得るのに好適である。
【図１】
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【国際調査報告】
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