(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂を用いて供給流からスカンジウムを回収するプロセスであって、
ａ）供給流を酸性条件下でイオン交換樹脂と接触させ、イオン交換樹脂上に供給流からのスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを吸着させて、吸着した樹脂を形成させ、
ｂ）前記吸着した樹脂を脱プロトン化する中和液によって吸着した樹脂を処理し、吸着した樹脂の脱プロトン化後の中和液はスカンジウムおよびスカンジウムを含むイオンが希薄であり、そして
ｃ）前記吸着した樹脂をストリッピング液で処理し、樹脂からスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを脱着させて、スカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンに富む生成物流と貧樹脂を形成する、ことを含み、
前記イオン交換樹脂は両性樹脂であり、工程ａ）において前記イオン交換樹脂と接触する前記供給流のｐＨは７．０未満の値を有することを特徴とする、スカンジウムを回収するプロセス。
【請求項２】
請求項１に記載のプロセスであって、工程ａ）においてスカンジウムを吸着する前記イオン交換樹脂がアミノリン樹脂であることを特徴とするプロセス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプロセスであって、前記供給流が酸性液、ウラン尾鉱のパルプ、赤泥または廃棄スラッジのいずれか１つまたは組み合わせであることを特徴とするプロセス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセスであって、工程ａ）においてイオン交換樹脂と接触させる供給流のｐＨが０．０から５．０の範囲であることを特徴とするプロセス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロセスであって、前記吸着した樹脂と接触する前記中和液が、工程ｃ）においてストリッピング液によって樹脂からスカンジウムをストリッピングさせる前に、樹脂から分離されることを特徴とするプロセス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロセスであって、工程ｂ）が、前記吸着した樹脂と接触する前記中和液の最終ｐＨが７から９になるように、吸着した樹脂を中和液で処理することを含むことを特徴とするプロセス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロセスであって、工程ｂ）が、工程ｂ）の最後において、前記吸着した樹脂と接触する前記中和液の最終ｐＨが７．５から８．５になるように、吸着した樹脂を中和液で処理することを含むことを特徴とするプロセス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロセスであって、前記中和液が、スカンジウムを吸着している前記樹脂を脱プロトン化するアルカリ液を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のプロセスであって、前記ストリッピング液が前記中和液と異なることを特徴とするプロセス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のプロセスであって、前記ストリッピング液が、炭酸塩、重炭酸塩、硫酸塩、硫酸、硝酸塩、硝酸、フッ化物もしくはフッ化水素酸のいずれか１つまたは組み合わせを含む試薬を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプロセスであって、前記ストリッピング液が、炭酸ナトリウムを活性剤として含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプロセスであって、前記供給流が１ｇ／Ｌ未満のチタン含有量を有することを特徴とするプロセス。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか１項に記載のプロセスであって、前記供給流がチタンまたはチタンを含む化合物を含むときに、前記プロセスが、ａ）からｃ）の工程においてスカンジウムを回収する前に、供給流からチタンまたはチタンを含む化合物を回収する予備工程を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプロセスであって、チタンまたはチタンを含む化合物の回収が、供給流を弱塩基性アニオン交換樹脂と接触させ、塩酸溶液を用いて樹脂からチタンを脱着させることを含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプロセスであって、前記弱塩基性アニオン交換樹脂が、ポリアミン官能基を有することを特徴とするプロセス。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載のプロセスであって、スカンジウムと錯体を形成して、溶解度を下げる沈殿剤を前記生成物流に添加することを含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプロセスであって、前記沈殿剤が水酸化物を含み、前記プロセスがスカンジウム水酸化物生成物を酸リーチングして、その濃縮溶液を形成することを特徴とするプロセス。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のプロセスであって、工程ｃ）が、貧樹脂を水で洗浄し、アニオンによって樹脂を再生させ、工程ａ）において再生した樹脂を再使用することを含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１９】
イオン交換樹脂を用いて供給流からスカンジウムを回収する方法であって、
ａ）酸性条件下で、イオン交換樹脂上に供給流からのスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを吸着させて、吸着した樹脂を形成させ、
ｂ）前記吸着した樹脂を中和液と接触させて、吸着した樹脂を脱プロトン化し、ここにおいて吸着した樹脂の脱プロトン化後の中和液はスカンジウムが希薄であり、そして
ｃ）中性またはアルカリ性条件下で、前記イオン交換樹脂からスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを脱着させて、スカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンに富む生成物流を形成することを含み、
前記イオン交換樹脂は両性樹脂であり、工程ａ）において前記イオン交換樹脂と接触する前記供給流のｐＨは７．０未満の値を有することを特徴とする、スカンジウムを回収する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂を用いて供給流からスカンジウムおよびスカンジウムを含むイオンを回収するプロセス、方法および生産設備に関する。供給流は、浸出液または浸出パルプであってもよいが、それらに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
スカンジウムは、きわめて豊富であるにもかかわらず、便利な（高品質の）金属資源がないので、工業的には比較的活用されていない。スカンジウムの重要な低レベルの資源には、ウラン尾鉱ならびにチタン、ジルコニウムおよび赤泥の廃棄スラッジが含まれる。このような生産設備からのスラッジは、主に混合鉄、マンガン、チタン、タングステンおよび他の水和酸化物からなり、スカンジウムを様々なレベル、典型的には１０から１００ｐｐｍの範囲で有する。
【０００３】
これらの原料からスカンジウムを回収することを試みるプロセスは、化学的にきわめて複雑で不均一な廃棄流の課題に直面する。約２ダースの他の元素が、より多いか少ない量で存在する。さらにまた、スカンジウムが低レベルで存在することにより、大量のスラッジを処理することが強いられる。鉄および他の金属からスカンジウムを分離する、特許された手順は、スカンジウムの大規模生産に適さない不利益がある。例えば、抽出ベースの手順（米国特許第５，０１９，３６２号）は、酸性液のｐＨを最終値が３．０から３．５になるように調整することを含む。溶液は濾過される。酸性液は水素型のキレート樹脂とイオン交換カラムの中で混合され、ｐＨは再び最終値１．９から２．１の間に調整される。樹脂は鉱酸ですすがれ、スカンジウムは、カラム内にジグリコール酸を通すことによって、樹脂から除かれる。しかしながら、ｐＨ調整の間に、（特に溶液中にチタンが存在すると）金属水酸化物が沈殿し、そのうえスカンジウムが沈殿する。４０〜５０％までのスカンジウムがこの段階で失われることがある。
【０００４】
他の方法（ロシア特許第２，０６２，８１０号参照）は、Ｎ−（２−オキシプロピル）−Ｎ’−（２０オキシ−３−ピリジニウムプロピル）−Ｎ’’−メチレンホスホニウムポリエチレンポリアミンの助けによって塩酸溶液からスカンジウムを吸着し、次いで洗浄し、脱着することによって実施される。洗浄は水で行われ、脱着は炭酸塩またはフッ化物溶液を用いて実施される。この方法は鉄および他の金属からスカンジウムを分離するが、チタンが存在する場合には、スカンジウムに対する両性樹脂の選択性は高くないので、スカンジウムの精製は非常に劣った結果となる。
【０００５】
アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ、タングステン、ウランの製造からのスカンジウム含有廃棄物を処理する他の方法（ロシア特許第１，５７２，０３６号、２，１９６，１８４号参照）は、（硫酸溶液で予備調整された）アニオン交換樹脂への硫酸溶液の吸着、リン含有樹脂によるスカンジウムの吸着、スカンジウムの脱着および溶出液の処理を含む。吸着は、濃度１５０〜５００ｇ／Ｌの硫酸の溶液で処理された弱塩基性アニオン交換樹脂上で実施される。弱塩基性アニオン樹脂はポリアミン官能性を有する。この方法ではチタンからのスカンジウム精製の程度は増加したが、脱着後の貴液（ｐｒｅｇｎａｎｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）のスカンジウム濃度は低かったのは、完全にスカンジウムを回収するには、貴樹脂（ｐｒｅｇｎａｎｔ  ｒｅｓｉｎ）の体積あたり脱着液をベッド体積の４〜５倍必要とするからである。
【０００６】
本明細書における先行技術の刊行物の参照は、オーストラリアまたは他のいかなる国においても、この刊行物がこの分野の一般的知識の一部を形成するという承認を決して構成するものではないことを理解されるべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，０１９，３６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、浸出液または浸出パルプ等の供給流からスカンジウムおよびスカンジウムを含むイオンを回収するプロセス、方法および生産設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、イオン交換樹脂を用いて供給流からスカンジウムを回収するプロセスであって、
ａ）供給流を酸性条件下でイオン交換樹脂と接触させ、イオン交換樹脂上に供給流からのスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを吸着させて吸着した樹脂を形成させ、
ｂ）前記吸着した樹脂を脱プロトン化する中和液によって前記吸着した樹脂を処理し、吸着した樹脂の脱プロトン化後の中和液はスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンが希薄であり、そして
ｃ）前記吸着した樹脂をストリッピング液で処理し、樹脂からスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを脱着させて、スカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンに富む生成物流と貧樹脂（ｂａｒｒｅｎ  ｒｅｓｉｎ）を形成する、ことを含む、スカンジウムを回収するプロセスに関する。
【００１０】
この明細書を通して、用語「スカンジウム」は、スカンジウムイオン、スカンジウムを含む錯イオン、そしてスカンジウムを含む化合物さえも包含する。
【００１１】
この明細書を通して、用語「吸着した樹脂の脱プロトン化」またはその変形は、吸着した樹脂からスカンジウムをストリッピングする前の、吸着した樹脂の中和液による処理を包含し、結果として、
ｉ）  樹脂に取り込まれた、いかなる残留酸とも反応する中和液、
ｉｉ）  過剰のプロトンを除くことによって樹脂上に吸着された、錯イオンを含むイオンと反応する中和液、および
ｉｉｉ）  樹脂、例えば、工程ａ）で吸着されなかったスカンジウムのような標的材料上のイオン交換部位と反応する中和液であってもよいが、それらに限定されない。
【００１２】
理論によって制限されないが、工程ｂ）において吸着した樹脂を処理することによって、スカンジウムに対する樹脂の親和性を変え、例えばスカンジウムを樹脂から脱着させないでスカンジウムに対する樹脂の親和性を下げることができる。また、工程ｂ）において吸着した樹脂を処理することによって、スカンジウムに対する樹脂の親和性に何らの影響を与えないことができる。
【００１３】
工程ｂ）およびｃ）を単一の段階または容器で実施し、その中で、中和液の少なくとも一部が生成物流の一部を形成することができることも本発明の範囲内である。しかしながら理想的には、工程ｃ）においてストリッピング液によって吸着した樹脂からスカンジウムをストリッピングさせる前に、樹脂と接触する中和液が少なくとも部分的に樹脂から分離される。
【００１４】
例えば、工程ｃ）において、吸着した樹脂をストリッピング液で処理する前に、吸着した樹脂から中和液が排出される。例えば、樹脂中に中和液を保留するかまたは中和液によって樹脂を湿潤化する結果として、若干の中和液が最終的には生成物流に含まれ得ると認められる。
【００１５】
理想的には、吸着した樹脂からスカンジウムが取り除かれる工程ｃ）と比較して、工程ｂ）の間はスカンジウムは樹脂に吸着されたままである。
工程ｂ）は、吸着した樹脂と接触する中和液の最後のｐＨが６から１０、好適には７から９、さらに好適には７．５から８．５になるように、吸着した樹脂を中和液で処理することを含み得る。吸着した樹脂は、中和液のプールの中ですすがれ、洗浄され、完全に覆われ、または浸漬されてもよく、それによって中和液の最後のｐＨは上記範囲になる。
工程ｂ）は、ｉ）洗浄水またはｉｉ）試薬の１つまたは組み合わせのいずれかを含む中和液で吸着した樹脂を処理することを含み得る。
【００１６】
前記の試薬は、吸着した樹脂を脱プロトン化することができる任意の適切な試薬、例えば炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムまたはそれらの組み合わせを含み得るが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
工程ａ）において、スカンジウムまたはスカンジウムを含む化合物を吸着するイオン交換樹脂は、両性樹脂、好適にはアミノ官能基、さらに好適にはアミノリン樹脂を有する樹脂であってもよい。
【００１８】
アミノリン樹脂は、アミノホスホン酸基、アミノホスフィン酸基、アミノリン酸官能基、および／またはそれらの組み合わせを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
【００１９】
本発明の１つの利点は、本発明における樹脂のストリッピングの前の中和液による吸着した樹脂の脱プロトン化を含まないプロセスから従来得られたものよりも、生成物流が高いスカンジウム濃度を有し、スカンジウムの最終収率が高くなり得ることである。
【００２０】
本発明の他の利点は、酸性液またはパルプ、例えばウラン尾鉱、赤泥、およびジルコニウム、チタン、またはジルコニウムもしくはチタンを含む化合物を含有する廃棄スラッジを含め、いかなる供給流からもスカンジウムの回収が可能なことである。このタイプの供給流は上流プロセスの結果として、しばしば酸性であるが、もしそうでなければ、このプロセスは、工程ａ）のスカンジウムまたはスカンジウムを含む化合物の吸着を容易にするために供給流を酸性化することを含み得る。
【００２１】
供給流がチタンまたはチタンを含む化合物を含む状況においては、好適には、このプロセスは、スカンジウムを回収する前に供給流からチタンまたはチタンを含む化合物を回収する予備工程を含み得る。この予備工程は、チタンを沈殿させるために供給流を加熱することを含む適切な任意の手段を使用してチタンを回収することを含み得る。予備工程はまた、工程ａ）においてスカンジウムを吸着するイオン交換樹脂とは異なる他のイオン交換樹脂を用いてチタンまたはチタンを含む化合物を回収することを含み得る。好適には、その他のイオン交換樹脂は、弱塩基性アニオン樹脂を含むアニオン樹脂であり、ポリアミン官能基を含み得る。
【００２２】
チタンは、２００〜２５０ｇ／Ｌの塩酸溶液によって、弱いアニオン樹脂から脱着してもよい。
【００２３】
供給流は、浸出流例えば浸出液または浸出パルプでもよく、周囲の高温および／または高圧条件でその場リーチング（浸出）、バットリーチング、堆積リーチングおよび／または撹拌リーチングによって発生させ得る。
【００２４】
このプロセスは、鉱石、濃縮物その他を含む酸リーチング材料によって供給流を形成することを含み得る。酸リーチングはいかなる酸を用いて実施してもよく、酸は例えば硫酸、硝酸、塩酸および／またはそれらの組み合わせの形であり得る。
【００２５】
供給流は、液相および固相を含むことができ、液相はイオン交換樹脂上に吸着されるスカンジウムまたはスカンジウムを含む化合物を含む。
【００２６】
工程ａ）においてイオン交換樹脂と接触される供給流のｐＨは７．０未満の任意の値でよく、好適には０．０から５．０にわたる値を有する。
【００２７】
供給流をイオン交換樹脂と接触させる工程は、４０または３０時間までの間、好適には３から３０時間、実施し得る。換言すれば、スカンジウムまたはスカンジウムを含む化合物がイオン交換樹脂に吸着される滞留時間は３から３０時間であり得る。
【００２８】
供給流をイオン交換樹脂と接触させる工程は、イオン交換樹脂のベッドにおいて実施され得る。供給流はベッドを通して上方または下方へ流れることができる。ベッドが移動する状況において、供給流は樹脂の移動方向と向流で流れることができる。
【００２９】
供給流は、樹脂の１０個までのベッドを通して流れることができる。
【００３０】
供給流は工程ａ）においてイオン交換樹脂と接触させる前に事前濾過することができる。
【００３１】
工程ｃ）のストリッピング液は、水、炭酸塩、重炭酸塩、硫酸塩、硫酸、硝酸塩、硝酸、フッ化塩、フッ化水素酸またはそれらの組み合わせのいずれか１つまたは組み合わせを含む、適切ないかなる試薬であってもよい。
【００３２】
工程ｃ）のストリッピング剤として使用される炭酸塩は、水酸化ナトリウムを二酸化炭素と接触させることによって発生する炭酸ナトリウムであってもよい。好適にはストリッピング液は、１００から２５０ｇ／Ｌまでの炭酸ナトリウムを含む。
【００３３】
このプロセスは、生成物流にスカンジウムと錯体を形成し、スカンジウムの溶解度を下げる沈殿剤を添加することを含み得る。
【００３４】
沈殿剤は、塩水酸化物、例えば生成物流に添加してスカンジウム水酸化物生成物を沈殿させる、水酸化ナトリウムを含むことができる。
【００３５】
このプロセスは、濃縮液を形成するために、スカンジウム水酸化物生成物の酸リーチングを含み得る。このプロセスはまた、シュウ酸スカンジウム生成物を沈殿させるために、生成物流に添加される、シュウ酸アンモニウム、シュウ酸および／または水酸化ナトリウムを含む第２の沈殿剤の添加を含むことができる。
【００３６】
このプロセスはまた、スカンジウム沈殿剤を焼成することを含み得る。
【００３７】
工程ｃ）において形成される貧樹脂は、水によって洗浄し得る。
【００３８】
工程ｃ）において形成される貧樹脂は、アニオンによって再生され得る。例えば、貧樹脂を硫酸、硫酸塩、塩酸、塩化ナトリウム、硝酸またはそれらの組み合わせの溶液と接触させることにより、樹脂は硫酸塩、塩化物、硝酸塩に再生され得る。
【００３９】
本発明はまた、イオン交換樹脂を用いて供給流からスカンジウムを回収する方法であって、
ａ）酸性条件下で、イオン交換樹脂上に供給流からのスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを吸着させて吸着した樹脂を形成させ、
ｂ）前記吸着した樹脂を中和液と接触させて吸着した樹脂を脱プロトン化し、ここにおいて吸着した樹脂の脱プロトン化後の中和液はスカンジウムが希薄であり、そして
ｃ）中性またはアルカリ性条件下で、イオン交換樹脂からスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを脱着させて、スカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンに富む生成物流を形成することを含む、スカンジウムを回収する方法に関する。
【００４０】
本発明はまた、イオン交換樹脂を用いて供給流からスカンジウムを回収する生産設備であって、
供給流を酸性条件下でイオン交換樹脂と接触させ、イオン交換樹脂上に供給流からのスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを吸着させて吸着した樹脂を形成する、接触段階、
前記吸着した樹脂を脱プロトン化する中和液によって吸着した樹脂を処理し、ここにおいて吸着した樹脂の脱プロトン化後の中和液はスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンが希薄である、第１の処理段階、および
前記吸着した樹脂をストリッピング液で処理し、樹脂からスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを脱着させて、スカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンに富む生成物流と貧樹脂を形成する、第２の処理段階、を含む、スカンジウムを回収する生産設備に関する。
【００４１】
本発明の方法および生産設備はまた、プロセスの特徴など、本明細書に記載の他の特徴の任意の１つまたは組み合わせを含み得る。
【００４２】
本発明はまた、本明細書に記載されているように、実質的にプロセス、樹脂および生産設備を提供する。
【００４３】
本発明はまた、図に関して本明細書に記載されているように、実質的にプロセス、樹脂、および生産設備を提供する。
【００４４】
本発明はまた、本発明のプロセス、方法および生産設備を使用して回収されるスカンジウム生成物を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１−１】酸性のパルプ溶液からアミノリン樹脂を使用してスカンジウムの抽出、回収を提供するプロセスを示す図である。
【図１−２】酸性のパルプ溶液からアミノリン樹脂を使用してスカンジウムの抽出、回収を提供するプロセスを示す図である。
【図２】異なるスカンジウム濃度の下での樹脂の吸着容量の詳細を提供する、吸着等温線を示す図である。
【図３】各試験の生成物流を分析し、その結果を示す図である。
【図４】第３試験の結果を示す図である。
【図５】第４試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
供給流からスカンジウムを回収するプロセスおよび生産設備の様々な実施形態をさらに詳細に記載する。供給流は、いかなる流れ、例えば酸性浸出液またはパルプであってもよい。供給流からスカンジウムを回収して、スカンジウムに富む生成物流を形成するために、イオン交換樹脂が用いられる。このプロセスおよび生産設備の利点は、他の方法と比べて、スカンジウムのより豊富な溶出液生成物流が製造され得ることである。
【００４７】
本発明は多くの利点を提供する。そのうちの１つは、代替のプロセス技術、例えば潜在的な火災の危険性が高く、最初の設置の間の高額資本を要する溶剤抽出、に比べて安全性の利点がある。
【００４８】
スカンジウム回収
スカンジウムを吸着するために使用する樹脂は、好ましくは、アミノリン樹脂である。好適な樹脂は、アミノリン基を含む官能基を有する樹脂を含む。これらの樹脂の例は、アミノホスホン酸基、アミノホスフィン酸基、アミノリン酸官能基、および／またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない。アミノリン樹脂のように、他の両性樹脂、カチオン樹脂またはアニオン樹脂も用い得る。
【００４９】
貴（ｐｒｅｇｎａｎｔ）供給流は、任意の酸リーチングのプロセス、例えばその場リーチング、堆積リーチングまたは撹拌リーチング、といったプロセスから生じ得るが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
１つの実施形態において、供給流は、硫酸、塩酸または硝酸のいかなる１つまたは組み合わせも含むリーチング浸出剤を含む。理想的には、供給流は０．０から５．０の範囲のｐＨを有する。
【００５１】
性能は変動し得るが、スカンジウム抽出システムは、可溶なスカンジウムを９５％超で回収するように典型的には設計されている。
【００５２】
供給流は、一連の容器において接触され得る。そして各々が多量の樹脂を含む。これらの容器は総称して接触段階と呼ばれることがある。容器の数は、アプリケーションごとの処理条件に依存するが、各連続において３〜１０個の容器の間が最もありそうである。各容器のスラリーおよび樹脂の撹拌は、機械力（インペラまたはポンプ）によって、または圧縮空気によってなされ得る。段階の間の樹脂の動きは、各容器の間の樹脂搬送機構、例えばエアリフトまたはメカニカルポンプを用いて連続的になされるか、または一定の樹脂量が円形コンベヤー動作のような各容器内でなされ得る。
【００５３】
供給流の段階間スクリーニング、例えば浸出液または浸出パルプは静的スクリーン、振動スクリーン、回転浸漬ポンプスクリーン（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ  ｐｕｍｐｉｎｇ  ｓｃｒｅｅｎ）によって容器間で行われ得るが、これらに限定されるわけではない。パルプは、カスケード配置の生産設備に対してメカニカルポンプ、インペラポンプまたは重力によって搬送され得る。各容器の樹脂容量は各々のアプリケーションの処理条件に依存するが、最もありそうなのは、接触生産設備あたり１〜５０％ｖ／ｖの間である。
【００５４】
供給流は、接触段階の容器内を上または下へ流れるか、または樹脂の流れと向流で流れ得る。
【００５５】
接触段階は、装置、例えば連続、円形コンベヤーまたはバッチのレジンインパルプ（ＲＩＰ）法またはレジンインリーチ（ＲＩＬ）方式を含み得るが、これらに限定されるものではない。この段階において、樹脂はスカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを吸着して、スカンジウムを吸着した樹脂を形成する。接触段階は、樹脂接触装置に入る前にパルプまたはスラリーを含む固体を取り除くために供給流の事前スクリーニングも含み得る。
【００５６】
連続のパルプ方式において、スカンジウムを吸着した樹脂（吸着した樹脂）は、専用のカラムに搬送され、それによってストリッピング手順を受けることができる。樹脂の搬送は、エアリフト、メカニカルポンプまたはエダクタのいずれかによってなされ得る。パルプ方式では、吸着した樹脂は、ストリッピングの前に典型的にはスクリーニングされて、取り込まれた固体が樹脂から取り除かれるが、静的スクリーン、振動スクリーンまたはトロンメルスクリーンを含む一連のスクリーンを含み得る。
【００５７】
ストリッピング段階の第１の工程は、典型的には、スカンジウムを吸着した樹脂を水によって洗浄して樹脂上に残るいかなる微細粒子も浄化することを必要とする。これは典型的には浄化または流動化洗浄カラムにおいてなされ、それによって樹脂ベッドは、樹脂と固体粒子を分離するために十分な空塔速度でカラムの底部で水噴射によって部分的に膨張する。固定または円形コンベヤーカラムにおいて、樹脂ベッドの高速度での逆洗洗浄が用いられる。この洗浄工程が必要なのは、供給液中の固体のレベルならびに抽出およびストリッピング用に選択した技術に依存する。
【００５８】
洗浄水および／またはアルカリ液、例えば炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムまたはそれらの任意の組み合わせ、の一種または組み合わせを含む中和／脱プロトン化溶液を用いてスカンジウムを吸着した樹脂の脱プロトン化を行うことによって、生成物流中のスカンジウム収率および濃度が改善されることがわかった。中和液はスカンジウムを吸着した樹脂と接触し、中和液は好適には最終ｐＨ７．５から８．５を有する。この脱プロトン化または中和工程は、第１の処理段階で実施することができ、撹拌した不純物としての接触物が溶液中に沈殿し得る。しかしながら、第１の処理段階の中和液、例えば使用済の中和液はスカンジウムが希薄であることが好ましい。使用済の中和液はプロセスのリーチングまたは他の領域に送ることができ、スカンジウムが非常に希薄であるのが好ましい。脱プロトン化に使用された中和液は、下流の処理工程、例えば酸化スカンジウム沈殿で形成され得る。
【００５９】
脱プロトン化されたスカンジウムを吸着した樹脂は、次いでストリッピング液と接触させて、樹脂上に吸着したスカンジウムを全て第２の処理段階の溶液中にストリッピングし得る。ストリッピング試薬は、炭酸塩、重炭酸塩、硫酸塩および／または硝酸塩を含み得る。これらの試薬は、樹脂から、炭酸スカンジウム、硫酸スカンジウムまたは硝酸スカンジウム錯体としてスカンジウムをストリッピングし得る。スカンジウムに富む生成物溶液は沈殿析出に送られる。理想的には、吸着した樹脂を中和液で処理した後、吸着した樹脂は中和工程とストリッピング工程の間にいかなる中間工程もなく、ストリッピング液によってストリップされる。
【００６０】
第２の処理段階は、バッチまたは固定ベッド、円形コンベヤー、移動充填ベッド（すなわち、Ｈｉｇｇｉｎｓ  Ｌｏｏｐ（登録商標）、Ｃｌｅａｎ−ｉＸ（登録商標）ｃＬＸ）、流動ベッド（例えばＮＩＭＣＩＸ）型接触装置およびその他の形でもよいが、これらに限定されない。装置は抽出の前にある種の浄化または濾過を含み得る。
【００６１】
接触段階および第２の処理段階が連続方式（例えば移動充填ベッドおよび流動カラム）である場合には、樹脂はエアリフト、メカニカルポンプまたはエダクタで搬送され得るが、これらに限定されるものではない。
【００６２】
接触段階または第２の処理段階の樹脂体積および滞留時間は、アプリケーションごとのプロセス条件に依存するであろう。一実施形態において、滞留時間は３から３０時間の間である。しかしながら、滞留時間は樹脂体積に依存するであろう。
【００６３】
スカンジウムをストリッピングした貧樹脂の再生
スカンジウムをストリッピングした貧樹脂は、樹脂洗浄段階に送られ、そこで水によって洗浄され、いかなる取り込まれた溶離液も回収される。少量のストリッピング液を含む洗浄水は、ストリッピング液製造段階に戻され得る。
【００６４】
洗浄された貧樹脂は、接触段階に戻される前に再生され得る。希硫酸のような再生液は、樹脂をその硫酸塩の形に戻すために用いられ得る。硫酸は再生洗浄段階からの返送水と混合され、希釈した（例えば５〜１０％ｗ／ｗにわたる）硫酸再生液を形成することができる。使用済の再生液は、溶液中のいかなる過剰の酸も回収するためにリーチングに送られ得る。再生後、樹脂は過剰の再生液を除去するために洗浄することができ、得られた弱い再生液は再生液製造に再循環される。
【００６５】
洗浄され再生されたスカンジウム樹脂は次いで、スカンジウムまたはスカンジウムを含むイオンを吸着するための接触段階に戻し得る。このシステムの設計に応じて、吸着された樹脂および貧樹脂用の緩衝カラムが必要とされ得る。抽出への樹脂の搬送には、エアリフト、メカニカルポンプ、エダクタ、圧縮空気または他の方法を使用し得る。
【００６６】
不純物回収のような任意選択の予備工程
接触段階に供給される供給流は、チタンまたはチタンを含むイオンが比較的に希薄なことが理想的である。上流のプロセス条件に応じて供給流は一定レベルのチタンまたはチタンを含むイオンを含む場合があり、これはスカンジウム樹脂と接触する前に低減または除去されることが必要である。
【００６７】
１つの実施例において、このプロセスは不純物、例えばチタン、バナジウム、ウラン、鉄、またはチタン、バナジウム、ウランもしくは鉄を含むイオン、を抽出すること、および予備抽出工程においてイオン交換樹脂を使用することを含み得る。樹脂は不純物に対して親和性で好適には弱塩基性のアニオン樹脂であり、例えばポリアミン官能基を有し得る。
【００６８】
弱塩基性アニオン樹脂（不純物樹脂）は、スカンジウム回収の前に供給流と接触させ得るが、酸性の貴浸出液または浸出パルプの形であるときは、供給流は最初に浄化し得る。不純物抽出段階は、不純物、例えばチタン、が高濃度で存在し、スカンジウム抽出の前に回収または除去されることが必要な場合に、要求されるだけである。
【００６９】
性能は変動し得るが、不純物抽出システムは、典型的には可溶な不純物、例えばチタンを６０％を超えて回収するよう設計されている。
【００７０】
貴供給流は、連続法の、チタン樹脂の固定ベッドと上流または下流への流れで、または樹脂流と向流で接触させ得る。
【００７１】
チタン樹脂が不純物を含む溶液またはパルプ、およびストリッピング液と接触する抽出装置は、バッチまたは固定ベッド、円形コンベヤー、移動充填ベッド（すなわちＨｉｇｇｉｎｓ  Ｌｏｏｐ（登録商標）、Ｃｌｅａｎ−ｉＸ（登録商標）ｃＬＸ）、流動ベッド（例えばＮＩＭＣＩＸ）型接触装置、その他を含むが、これらに限定されない。この装置は、抽出の前に、ある種の浄化または濾過を含み得る。
【００７２】
不純物樹脂が不純物が含まれたスラリーまたはパルプと接触される抽出装置は、連続、円形コンベヤーまたはバッチのレジンインパルプ（ＲＩＰ）またはレジンインリーチ（ＲＩＬ）方式であってもよいが、それらに限定されない。この方式は樹脂接触装置に入る前に、パルプまたはスラリーの事前スクリーニングを含み得る。
【００７３】
チタン樹脂が、（もし必要であれば）所望量のチタンを抽出するために、貴供給流と一旦、接触されると、それは不純物ストリッピング段階でストリッピングされ、再生される。
【００７４】
バッチおよび円形コンベヤー方式では、カラムは、一連の特定のカラムに関する、一連のバルブおよびポンプを介して、一連の異なる試薬および洗浄水と接触される。
【００７５】
連続のパルプ方式において、不純物を吸着した樹脂（吸着した樹脂）は専用のカラムに移され、そこでストリッピング工程を受けることができる。不純物樹脂の搬送は、エアリフトまたはメカニカルポンプまたはエダクタによってなされる。パルプ方式では、吸着した樹脂は、ストリッピングの前に樹脂に取り込まれた固体を除去するために典型的にはスクリーニングされるが、静的スクリーン、振動スクリーンまたはトロンメルスクリーンを含む一連のスクリーンを含み得る。
【００７６】
典型的にはストリッピング段階の第１の工程は、不純物樹脂上に残っている全ての微細粒子を水簸するために水を使用して樹脂が洗浄されることを必要としている。これは、水簸カラムまたは流動化された洗浄カラムにおいて通常なされ、それによって樹脂ベッドは、樹脂および固体粒子を分離するために、十分な空塔速度でカラムの底部の水噴射によって樹脂ベッドが部分的に膨張する。固定または円形コンベヤーのカラムにおいて、高速で樹脂ベッドの逆洗浄が使用される。この洗浄工程の要求は、供給液中の固体レベルおよび抽出とストリッピングのために選択される技術に依存している。
【００７７】
供給流が不純物を含むときに、樹脂からチタンをストリッピングする前に、吸着した樹脂をまず、酸スクラビング液によってスクラビングして若干の不純物を選択的に脱着させることも可能である。
【００７８】
様々な不純物が樹脂上に共に吸着され、最終生成物の純度に影響を及ぼすことがある。これらは、吸着した樹脂を弱酸の溶液、例えば鉄を除去する場合には弱い硫酸または亜硫酸、と接触させることによってスクラビングすることができる。スクラビング工程は、存在する不純物の量に応じて任意である。使用済の洗浄液は、酸および少量の金属を含み得るので、通常、リーチングに送られる。使用済の洗浄液はまた、不純物樹脂再生工程に送られ得る。
【００７９】
洗浄され、スクラビングされた不純物を吸着した樹脂は、ストリッピング液と接触させて、樹脂上に吸着された全ての不純物を溶液中にストリッピングする。１つの実施例では、ストリッピング試薬は、不純物樹脂からチタンを塩化チタンとしてストリッピングし、塩酸を含み得る。チタンに富む生成物溶液は下流の回収に送られる。チタンをストリッピングした（貧）樹脂は樹脂洗浄に送られる。貧樹脂は、次いで取り込まれたいかなる溶離液も回収するために水で洗浄され得る。少量の酸を含む洗浄水は、ストリッピング液製造段階に戻され得る。
【００８０】
洗浄された、不純物貧樹脂は抽出に戻す前に再生され得る。希硫酸のような再生液は、樹脂を硫酸塩の形に戻すために用いられ得る。硫酸は、希釈した（約５〜１０％ｗ／ｗ）硫酸再生液を製造するために、再生洗浄段階からの返送水と混合され得る。使用済の再生液は、溶液中のいかなる過剰の酸も回収するためにリーチングに送られ得る。再生の後、得られた弱い再生液が再生液製造流の一部をなすために再循環されると共に、樹脂は過剰の再生液を取り除くために、洗浄され得る。
【００８１】
それから、洗浄された再生不純物樹脂は、抽出段階に戻され得る。システムの設計に応じて、吸着した樹脂および貧樹脂用の緩衝カラムが必要とされ得る。抽出への樹脂搬送には、エアリフト、メカニカルポンプ、エダクタ、圧縮空気または他の方法を使用することができる。
【００８２】
バッチおよび円形コンベヤー方式のために、カラムは、一連の特定のカラムに関する一連のバルブおよびポンプによって一連の異なる試薬および洗浄水と接触させる。
【００８３】
スカンジウム樹脂と供給流を接触させる前に、このプロセスは、スカンジウム樹脂および／または不純物樹脂の妨害物防止の目的で、供給流中の固体の濃度を低下させるための任意選択の事前濾過工程を含んでもよい。この事前濾過工程は、供給流中の浮遊固形物および／またはスライムの量に応じて使用され得る。このように、事前濾過工程は、このプロセスの性能に影響を及ぼさないように、低浮遊固形物を確保するために使用され得る。事前濾過工程は、砂濾過、浄化、濃縮を使用して実施され得るが、これらに限定されるものではない。
【００８４】
スカンジウム生成物の精製
スカンジウムに富む生成物流は、水酸化スカンジウム生成物を沈殿させるために沈殿工程にかけ得る。酸化スカンジウムの沈殿の前に、溶液を７０度まで加熱して（もし存在すれば）チタンを沈殿させて、水酸化チタンを生成させ得る。その結果生じる上澄みは次いで、水酸化スカンジウムの沈殿化にかけ得る。ストリッピング試薬として炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウムを用いるときは、炭酸スカンジウムを含む生成物流は水酸化ナトリウムによって沈殿させ得る。
【００８５】
結果として生じる水酸化スカンジウムの沈殿は濾過され、飲用水によって洗浄され得る。水酸化スカンジウムろ液は、炭酸化されて、イオン交換部所における樹脂の中和、すなわち脱プロトン化またはスカンジウムストリッピング用の炭酸ナトリウムを生成することが可能になる。二酸化炭素は水酸化ナトリウムろ液と接触させて過剰の水酸化ナトリウムの全てを炭酸ナトリウムに転化させ得る。接触装置はスクラバまたはタンクによることができる。水酸化スカンジウムの沈殿は水中で再パルプ化され、酸性液、例えば硫酸、硝酸または塩酸に溶解させ得る。溶解したスカンジウムはシュウ酸アンモニウムまたはシュウ酸で沈殿化させ、シュウ酸スカンジウム生成物を形成させ得る。水酸化ナトリウムはｐＨを最適の沈殿条件に維持するのに使用される。最終のシュウ酸スカンジウム生成物は濃縮され、洗浄され、焼成されて最終の酸化スカンジウム生成物を生産する。
【００８６】
貧液のスカンジウム含有量が確実に５ｐｐｍ未満になるよう条件を制御し得る。浄化された溶液が用いられる場合、貧液はリーチング、粉砕または既存のプロセスに再循環し得る。浸出するパルプが使用される場合、貧パルプは中和され、尾鉱に送られ得る。ここで一部の溶液は、プロセスの中で再利用され得る。
【００８７】
好ましい実施形態
本発明の好ましい実施形態を図１に関して以下に記載する。
【００８８】
図１に示すプロセス１００は、供給流１０１例えば酸性のパルプ溶液からアミノリン樹脂を使用してスカンジウムの抽出、回収を提供するものであり、ストリッピングの前にアルカリ性試薬、例えば炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウム、を使用して吸着した樹脂を脱プロトン化し、そして分離工程において、例えば炭酸塩、重炭酸塩または硝酸塩のような試薬を用いて、吸着した樹脂をストリッピングする。
【００８９】
このプロセスはまた、チタンを溶液から抽出する予備工程を含み得る。工程１０２は、供給流１０１をポリアミン官能性を有する弱塩基性樹脂と接触させてチタンを溶液から選択的に抽出することを含む。供給流１０１は、典型的には硫酸の形のリーチ浸出剤を有する。プロセス１００においては、貧液がスカンジウム抽出（工程１１０）に送られる前に、そのチタン含有量が１ｇ／Ｌ未満に確実になるよう条件が制御される。
【００９０】
ストリッピングおよびスクラビングの前に、抽出段階から、樹脂上のいかなる固体粒子も取り除くために、工程１０３でチタンを含む吸着した樹脂は洗浄される。
【００９１】
図１に示すように、プロセス１００はまた、不純物をスクラビングする工程１０４を含む。図示した実施形態においては、弱酸が使用される。スクラビング工程は、鉄のような少ない不純物をスクラビングするのに役立ち、不純物は樹脂上に共に吸着される場合もあり、鉄を除去する場合には吸着された樹脂を弱い硫酸または還元性の酸、例えば亜硫酸の溶液と接触させることによってスクラビングされ得る。希硫酸は、樹脂から最小のチタンを除去する。上記のように、スクラビング工程は、不純物の存在量に依存して任意選択的である。チタン抽出の前に樹脂を適切な形に変換するのに酸を使用するために、使用済のスクラビング液は通常、樹脂の再生に送られる。
【００９２】
工程１０５において、樹脂は、不純物を除去するために洗浄される。洗浄水は、スクラビング液製造のために使用され得る。
【００９３】
工程１０６において、チタンは、塩化チタン生成物を製造するために、塩酸を使用して樹脂からストリッピングされる。
【００９４】
工程１０７において、工程１０６の樹脂からいかなる過剰の酸も除去するために、貧樹脂は洗浄される。この水はストリッピング液製造のために使用され得る。
【００９５】
工程１０８において、樹脂は希硫酸と接触させることによって、硫酸塩の形に好適に再生される。この実施形態においては、工程１０４からの使用済の溶液が使用される。この工程からの使用済の溶液は、酸を回収するために、リーチングまたはこのプロセスの異なる部分に送られ得る。
【００９６】
工程１０９において、工程１０８の樹脂からいかなる過剰の酸も除去するために、再生樹脂が洗浄される。この水は、不純物スクラビング液の製造のために使用され得る。
【００９７】
工程１１０において、好適に酸性貴浸出液の形でチタンの希薄な供給流は、溶液からチタンを選択的に抽出するために、アミノリン樹脂と接触される。プロセス１００においては、貧液が廃棄にまわされるか、中和されるかまたは、プロセスに戻される前に、そのスカンジウム含有量が１ｐｐｍ未満に確実になるように条件が制御される。
【００９８】
スカンジウムを吸着した樹脂の脱プロトン化およびストリッピングの前に、抽出段階からの樹脂上のいかなる固体粒子も取り除くために、樹脂は工程１１１において洗浄される。
【００９９】
工程１１２において、樹脂は、最終ｐＨが７．５から８．５を有するアルカリ液を使用して脱プロトン化される。この実施形態において、脱プロトン化に使用されるアルカリ液は、再炭酸化で炭酸ナトリウムを生成する工程１２０からの再循環溶液である。再炭酸化の工程は任意選択的であり、水酸化ナトリウム溶液は工程１１２で直接、使用され得る。スカンジウムを吸着した樹脂を脱プロトン化するのに使用される使用済のアルカリ液１１２ａは、樹脂から分離され、そして供給に戻され生産設備に再循環されるかまたは廃棄にまわされる。
【０１００】
工程１１３において、スカンジウムを炭酸スカンジウムとして樹脂から取り除くために、スカンジウムはストリッピング液、例えば炭酸ナトリウム含有溶液で樹脂からストリッピングされる。
【０１０１】
工程１１４において、貧樹脂は、工程１１３の樹脂からのいかなる過剰の酸も除去するため、洗浄される。この水は、ストリッピング液の製造のために使用され得る。
【０１０２】
工程１１５において、樹脂は、希硫酸と接触させることによって硫酸塩の形に再生される。この工程からの使用済液は、酸を回収するために、リーチングまたはこのプロセスの異なる部分に送られ得る。
【０１０３】
工程１１６において、再生された樹脂は、工程１１５の樹脂からのいかなる過剰の酸も除去するために、洗浄される。この水は、再生液の製造のために使用され得る。
【０１０４】
工程１１７において、チタンは（存在する場合）、工程１１３からのスカンジウムに富む溶出液を７０度まで加熱することによって、水酸化チタンとして沈殿する。
【０１０５】
この固体の水酸化チタンは、典型的にはシックナーまたはフィルターからなる固／液分離工程の工程１１８の液相から分離される。
【０１０６】
工程１１９において、スカンジウムは、最終ｐＨが１２．５になるまで水酸化ナトリウムを添加することによって、水酸化スカンジウムとして沈殿する。
【０１０７】
この固体の水酸化スカンジウムは、典型的にはシックナーまたはフィルターからなる固／液分離工程の工程１２０の液相から分離される。この液相は工程１１２の樹脂中和に再循環される。この溶液は、二酸化炭素と接触させることにより再炭酸化が可能であり、残留する水酸化ナトリウムを炭酸ナトリウムに変換する。
【０１０８】
工程１２２において、固体酸化スカンジウムは再パルプ化され、酸、例えば塩酸、硫酸または硝酸によって最終ｐＨ３から４へのｐＨ修正を受ける。チタンおよび他の不純物は固体として残り、分離され得る。図１には示されていないが、プロセスは、この点で未溶解の不純物を除去する追加の固／液分離工程を含み得る。
【０１０９】
工程１２３において、シュウ酸アンモニウムまたはシュウ酸を添加することによってスカンジウムはシュウ酸スカンジウムとして沈殿する。
【０１１０】
工程１２４において、シュウ酸スカンジウムは、典型的にシックナーまたはフィルターからなる固／液分離工程の工程１２３の液相から分離される。
【０１１１】
工程１２５において、固体シュウ酸スカンジウムは７００度で焼成され、高純度酸化スカンジウム最終生成物を生成する。
試験（Ｔｒｉａｌｓ）
試験は、
ｉ）吸着した樹脂が、標的種、すなわちスカンジウムの脱着の前に中和されないプロセス、および
ｉｉ）吸着した樹脂から標的種を脱着させる前に、樹脂が少なくともある程度、中和される本発明の実施形態の間で得ることのできる改良を示すために行った。
【０１１２】
第１試験（Ｆｉｒｓｔ  Ｔｒｉａｌ）
第１試験では、下記表１に示す組成を有する廃液流を用いた。廃液流をアミノリン樹脂と接触させてスカンジウムおよびスカンジウムを含むイオンを吸着させた。
【表１】
0006396314.tif 000002
【０１１３】
廃液流（浸出液）と樹脂との異なる比を有する一連の試験を行った。各試験において、浸出液と樹脂を２４時間接触させ、温度は一定に保った。接触工程の後、吸着した樹脂を分離し、水で洗浄し、標的種であるスカンジウムを１５０ｇ／Ｌの炭酸ナトリウム脱着溶液を用いて樹脂から脱着させた。第１試験は、スカンジウムの脱着の前に吸着した樹脂が中和される中間工程を有しないという特色があった。したがって、第１試験は、本発明と比較され得る「対照」として役立ち得る。
【０１１４】
浸出液と樹脂との比の各々について、スカンジウムに富む生成物流を得て、分析した。図２は、異なるスカンジウム濃度の下での樹脂の吸着容量の詳細を提供する、吸着等温線である。第１試験は、このプロセスが浸出液からスカンジウムを１００％回収できる、非常に良好な等温線を有することを示した。すなわち、吸着後の供給流のスカンジウム濃度は１５ｍｇ／Ｌから０ｍｇ／Ｌにまで減少した。
【０１１５】
スカンジウムのためのアミノリン樹脂の吸着容量は、スカンジウムの全ての濃度範囲で１００〜１２５ｍｇ／Ｌであった。
【０１１６】
第２試験（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｔｒｉａｌ）
第２試験は、供給流からスカンジウムを吸着させる前に、表１に示す廃液流（浸出液）からチタンを除去する予備工程を含んでいた。
【０１１７】
廃液流を弱塩基性アニオン交換樹脂と２４時間、ミキサー中で接触させた。アニオン交換樹脂は、チタンを吸着する、いかなる好適な樹脂であってもよい。アニオン樹脂と接触した後の、供給流中のチタン濃度はＴｉＯ２  ０．９４ｇ／Ｌであり、スカンジウム濃度は１２ｍｇ／Ｌであった。一部のチタンが溶液中に残ったが、予備処理した流れは次いで、後述の第３および第４試験の供給流として使用した。
【０１１８】
チタンが希薄で、スカンジウム濃度１２ｍｇ／Ｌの供給流を次いで、第１試験の手順に従ってスカンジウムを回収するさらなる試験の対象とした。
【０１１９】
各試験の生成物流を分析し、その結果を図３に示した。図３は、スカンジウム吸着より前のチタンの部分的な除去が、アミノリン樹脂上のスカンジウム吸着容量の倍加につながったことを示している。
【０１２０】
第３試験
第３試験は次いで、スカンジウムの脱着に必要な脱着溶液の体積を決定して、それにより第１試験から得られる生成物流を製造するために行った。
【０１２１】
この試験は、吸着した樹脂で満たされた実験室用５０ｍＬガラスビューレットを用いて行った。スカンジウムの吸着容量は１００ｍｇ／Ｌ（図２参照）である。
【０１２２】
吸着した樹脂を水で洗浄し、樹脂からスカンジウムをストリッピングさせるために１５０ｇ／Ｌの炭酸ナトリウムを含む脱着溶液を用いた。
【０１２３】
脱着溶液を、ビューレットの頂部に加え、５０ｍＬ／ｈｏｕｒ（すなわち１．０ＶＳ／ＶＲ／ｈｒ）の速度で底部から集めた。
【０１２４】
脱着溶液のスカンジウム濃度が５ｍｇ／Ｌ未満になるまで、脱着溶液をビューレットに加えた。溶出液生成物流２５ｍＬのサンプルを４つ集め、その後、さらに３つの５０ｍＬのサンプルを集めた。それらのサンプルの組成を分析した。結果を下記の表２に示す。
【表２】
0006396314.tif 000003
【０１２５】
表２において、ＶＳ／ＶＲ比は、脱着溶液の体積とビューレットに含まれる樹脂の所定容量との比を表す。
【０１２６】
この試験は、ＶＳ／ＶＲ比が３〜３．５の範囲内のときにスカンジウムは効果的に完全に回収されることを確認した。図４に示すように、貴生成物流のスカンジウムの濃度は２５〜３９ｍｇ／Ｌであった。
【０１２７】
上記表２で詳述されるように、貴生成物流の組成はＦｅ、ＣｒおよびＭｎがなく、Ａｌはわずか１０ｍｇ／Ｌであった。生成物流中のバナジウム濃度は０．３ｇ／Ｌであり、追加の精製の間は通常スカンジウムの報告はなかった。生成物流中のチタン濃度は５ｇ／Ｌであった。生成物流からスカンジウムを沈殿または精製する前に、チタンを沈殿させる必要があると思われる。
【０１２８】
第４試験
第４試験の目的は、本発明の実施形態が、実際に改良をもたらすことを確認することであった。
【０１２９】
特に、第４試験は、アミノリン樹脂をチタンの希薄な供給流と接触させることを含むものであった。第２試験の関係で上記したような予備のチタン回収工程がなくても、供給源に応じて供給流はチタンが希薄になり得ることが認められる。本例では供給流は見出し第２試験において上記のように予備処理した。
【０１３０】
しかしながら、吸着した樹脂をストリッピング液で処理する前に、吸着した樹脂を最初に水で洗浄し、それから１５０ｇ／Ｌ  Ｎａ２ＣＯ３を含む中和液で処理した。処理は、吸着した樹脂と接触している中和液が最終ｐＨ７．５になるまで行った。
【０１３１】
吸着した樹脂と接触している中和液を分析し、スカンジウム含有量が０ｍｇ／Ｌであることを確認した。
【０１３２】
中和工程の後、第４試験では次いで中和された吸着した樹脂を１５０ｇ／Ｌの炭酸ナトリウム溶液を含むストリッピング流でストリッピングした。
【０１３３】
ストリッピング液は、中和された吸着した樹脂を含むカラムの頂部に加え、スカンジウムに富む生成物流は１５０ｍＬ／ｈｏｕｒ（０．５ＶＳ／ＶＲ／ｈｒ）の速度で、底部から集めた。
【０１３４】
ストリッピング液は、ストリッピング液中のスカンジウム濃度が５ｍｇ／Ｌ未満になるまでカラム中の樹脂ベッドを通して運んだ。
【０１３５】
最終生成物流の組成分析は次の通りである。
【表３】
0006396314.tif 000004
【０１３６】
図５の第４試験の結果は、吸着した貴樹脂からのスカンジウムの脱着は第１および第３試験の両方よりも良好であることを示している。具体的には、吸着した樹脂をストリッピング液で処理する前に吸着した樹脂を中和することによって、より大きなスカンジウム含有量を有する生成物流を得ることが可能になった。特に、第４試験の生成物流は、スカンジウム含有量３０から４０ｍｇ／Ｌを有する第３試験の生成物流と比べて、４０〜６４ｍｇ／Ｌのスカンジウム含有量を有していた。さらに第４試験は、ストリッピング液の体積と吸着した樹脂の体積との比が１．５〜２．０から１．０の範囲であることを確認した。したがって、より高濃度のスカンジウムを有する生成物流に加えて、ストリッピング液の体積は第４試験ではより小さく、これはより小さな装置機器を使用可能にすることによって、装置費用を低減する効果がある。
【０１３７】
内容によってそれ以外となることが必要な状況を除いて、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」およびその用語の変形、例えば「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」はさらなる添加剤、成分、整数または工程を排除することを意図しないものである。
【図１−１】
0006396314.tif 000005
【図１−２】
0006396314.tif 000006
【図２】
0006396314.tif 000007
【図３】
0006396314.tif 000008
【図４】
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【図５】
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