(57)【要約】混合物中の金属成分を、それに伴う他の金属および他の材料から選択的に分離する方法が記載される。この方法は、金属成分が溶液中に錯アニオンを形成するように、混合物を水溶液中に供する工程を含んで成る。１またはそれよりも多い他の金属は、溶液中でカチオンまたは錯カチオンを形成する。別の工程は、錯アニオンが層状複水酸化物（ＬＤＨ）材の中間層内にインターカレートされ、また１またはそれよりも多い他の金属がＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスの中に組み込まれるように、溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させてＬＤＨ材をインシチュで形成する。別の工程は、ＬＤＨを水溶液に添加する工程を含む。この方法は、ＬＤＨを回収処理工程に付し、必要に応じて金属分離および回収または汚染物質の安定化を促進するために、ＬＤＨを再形成する方法によって、ＬＤＨの中間層から金属成分を選択的に回収することを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属成分を、混合物中で該金属成分を伴った他の金属および他の材料から選択的に分離する方法であって、
（ａ）前記金属成分が水溶液で錯アニオンを形成するように、前記混合物を該水溶液に供すことであって、該水溶液で１またはそれよりも多いその他の金属がカチオンまたは錯カチオンを形成するように供すこと、
（ｂ）インシチュで層状複水酸化物（ＬＤＨ）材を形成するために、前記錯アニオンが該ＬＤＨ材の中間層内にインターカレートされるように、前記水溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させることであって、１またはそれよりも多い他の金属が該ＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれるように接触させること、および
（ｃ）前記工程（ｂ）から得られる前記ＬＤＨを回収処理工程に付すことによって、該ＬＤＨの前記中間層から前記金属成分を選択的に回収すること
を含んで成る方法。
【請求項２】
金属成分を、混合物中で該金属成分を伴った他の金属および他の材料から選択的に分離する方法であって、
（ａ）前記金属成分が水溶液で錯アニオンを形成するように、前記混合物を該水溶液に供すことであって、該水溶液で１またはそれよりも多いその他の金属がカチオンまたは錯カチオンを形成するように供すこと、
（ｂ）前記水溶液を層状複水酸化物（ＬＤＨ）材に接触させることであって、前記錯アニオンが該ＬＤＨ材の中間層内にインターカレートされるように接触させること、および
（ｃ）前記工程（ｂ）から得られる前記ＬＤＨを回収処理工程に付すことによって、該ＬＤＨの前記中間層から前記金属成分を選択的に回収すること
を含んで成る方法。
【請求項３】
工程（ａ）における前記錯アニオンのスペシエーションを制御するように、前記水溶液のｐＨレベルを制御する工程をさらに含んで成る、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記水溶液から前記ＬＤＨを分離することをさらに含んで成り、
前記回収処理工程が、少なくとも１つの置換アニオンをイオン交換溶液に添加することを含むイオン交換工程を含んで成り、
前記置換アニオンが、イオン交換メカニズムによって、インターカレートされた錯アニオンの少なくともいくらかを置換し、それにより錯アニオンが前記中間層からイオン交換溶液に放出されることをもたらす、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記中間層からの前記錯アニオンの置換を促進し、および／または他の錯アニオンよりも好ましいタイプの錯アニオンのスペシエーションを促進するように、前記イオン交換工程が、ｐＨ条件を制御することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記置換剤が、１またはそれよりも多い次のＮＴＡ、ＥＤＴＡを含んで成り、および／または該置換剤が前記ＬＤＨ材でインターカレートされた錯アニオンに対して実質的により電気陰性である、請求項４または請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記回収工程が、前記イオン交換工程後に前記ＬＤＨ材を分離することをさらに含んで成る、請求項４〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記回収処理工程が、前記ＬＤＨ材を熱処理または熱分解に付し、それによって、崩壊したまたは準安定のＬＤＨ材を形成することを含んで成る、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記熱処理工程が熱分解後の前記ＬＤＨ材の再結晶化をもたらすことで、前記予め選択された金属成分を含んで成る第１酸化物材および１またはそれよりも多いその他の金属を含んで成る第２酸化物材の形成をもたらす、請求項１〜３のいずれかに従属する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱処理が、実質的に還元性条件下で実施される、請求項８または請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記熱処理または熱分解の前または間に、前記ＬＤＨ材に更なる添加剤を加えることをさらに含んで成る、請求項８〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記熱処理または熱分解に際して、酸化物材の選択的な制御形成のために、前記ＬＤＨ材に前記更なる添加剤の比を制御することをさらに含んで成る、請求項８〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記回収処理工程が、工程（ｂ）において前記ＬＤＨの前記結晶構造またはマトリックスに１またはそれよりも多い前記他の金属を選択的に組み込むために、該ＬＤＨ材の該結晶構造またはマトリックスを最適化することを含んで成る、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記金属成分が、溶液で錯アニオンを形成することができる、ウラン、バナジウム、クロムまたは超ウラン金属を含んで成り、前記１またはそれよりも多いその他の金属が、希土類金属または超ウラン元素を含んで成る、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記金属成分がウランであり、また前記錯アニオンが、ＵＯ２（ＣＯ３）２２−、ＵＯ２（ＣＯ３）３４−、ＣａＵＯ２（ＣＯ３）３２−ＵＯ２（ＳＯ４）３４−などのウラニル錯アニオンを含んで成る、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記水溶液のｐＨ値を制御することにより、前記ウラニル錯アニオンのスペシエーションが決定される、請求項１４または請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記インターカレートされたウラニル錯体が、請求項４〜６のいずれかに記載のイオン交換工程によって、前記ＬＤＨの前記中間層から置換される、請求項１５または請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＬＤＨ材が付される請求項８〜１０に記載の熱処理工程が、好ましくは、ウラニル・イオンをＵ４＋および／またはＵ６＋に還元するように、実質的に還元条件下で行われる、請求項１４〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
工程（ａ）で形成される超ウラニル錯アニオンが層状複水酸化物（ＬＤＨ）材の中間層内にインターカレートされるように、インシチュで該ＬＤＨ材を形成するために、前記混合物から１またはそれよりも多い超ウラン元素を選択的に分離することが、前記水溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させることを含んで成る、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
工程（ａ）で形成される超ウラニル（III）カチオンが層状複水酸化物（ＬＤＨ）材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれるように、インシチュで該ＬＤＨ材を形成するために、前記混合物から１またはそれよりも多い超ウラン元素を選択的に分離することが、前記水溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させることを含んで成る、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
工程（ａ）で形成される超ウラニル錯アニオンが層状複水酸化物（ＬＤＨ）材の中間層内にインターカレートされるように、前記混合物から１またはそれよりも多い超ウラン元素を選択的に分離することが、前記水溶液を該ＬＤＨ材と接触させることを含んで成る、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記混合物から超ウラン元素を選択的に分離することが、
（i）インシチュで層状複水酸化物（ＬＤＨ）材を形成するように、前記水溶液を１もしくはそれよりも多い添加剤と接触させること、または
（ii）対象とする前記超ウラン元素以外の１もしくはそれよりも多い錯アニオン、およびオプションとしては、対象とする前記超ウラン元素以外の１もしくはそれよりも多い金属カチオンが、前記ＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれるように、前記水溶液を該ＬＤＨ材と接触させることを含んで成る、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記ＬＤＨを前記回収処理工程（ｃ）に付す前に、工程（ｂ）から得られる該ＬＤＨが、前記水溶液から分離される、請求項１〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記ＬＤＨ材を前記水溶液と接触させる前記工程が、前記錯アニオンがインシチュで形成する該ＬＤＨ材の中間層内でインターカレートされ、１またはそれよりも多いその他の金属がインシチュで形成される該ＬＤＨ材の前記結晶構造またはマトリックスに組み込まれるように、該ＬＤＨ材の少なくとも一部を該水溶液に溶解すること、それによって、該水溶液に溶解したＬＤＨを得ること、該溶解したＬＤＨ材からＬＤＨ材のインシチュでの析出のための該水溶液での反応条件を制御することを含んで成る、請求項２または請求項２に従属する請求項３〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記水溶液で前記ＬＤＨを溶解する前記工程が、該水溶液のｐＨ値を、好ましくは７未満のｐＨレベル、およびさらに好ましくは５未満、およびさらにいっそう好ましくは３未満で制御することを含んで成る、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記水溶液における前記反応条件を制御する前記工程が、該水溶液のｐＨ値を、好ましくは８よりも大きいｐＨレベルで制御することを含んで成る、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
インシチュで層状複水酸化物（ＬＤＨ）材を形成するように、前記水溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させる前記工程が、
（ａ）前記水溶液におけるマグネシウムおよび／またはアルミニウム含有シリケート材の添加、ならびに前記水溶液における該シリケート材の少なくとも一部の溶解によって、該シリケート材から水に、該マグネシウムおよび／または該アルミニウムの少なくとも一部を浸出すること、ならびに
（ｂ）インシチュで前記層状複水酸化物（ＬＤＨ）材を形成するために、前記水溶液において適切なＭｇ：Ａｌ比を達成するように、反応条件を制御すること
をさらに含んで成る、請求項１または請求項１に従属する請求項３〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記水溶液における前記適切なＭｇ：Ａｌ比が、該水溶液におけるＦｅ（II）およびＦｅ（III）の相対濃度に依拠する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記マグネシウムおよびアルミニウム含有シリケート材を溶解させる前記工程が、酸性ｐＨ条件下で該シリケート材から該マグネシウムおよびアルミニウムを浸出させることを含んで成る、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有シリケート材を溶解させる前記工程が、アルカリ性条件下で該シリケート材から該アルミニウムを浸出させることを含んで成る、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記シリケート材を溶解させる前記工程が、該シリケート材からシリカの少なくとも一部を浸出させることをさらに含んで成る、請求項２７〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記シリケート材から前記マグネシウムおよび／またはアルミニウムの少なくとも一部を浸出させるために、前記溶解工程が、前記水溶液において該シリケート材を混ぜることを含む、請求項２７〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記添加工程が、前記マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有シリケート材ならびに更なるシリケート材を含んで成る混合物の添加を含んで成る、請求項２７〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
インシチュで前記ＬＤＨを形成するために、前記水溶液において前記適切なＭｇ：Ａｌ比を達成するように、前記反応条件を制御する前記工程が、少なくとも１つのＭｇ含有化合物および／または少なくとも１つのＡｌ含有化合物を添加することを含んで成る、請求項２７〜３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つのアルミニウム含有化合物が、アルミネート（Ａｌ（ＯＨ）４’もしくはＡｌＯ２−．２Ｈ２Ｏ）または硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウムまたはアルミニウムを含む有機金属化合物を含んで成る、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記少なくとも１つのＭｇ含有化合物が、ＭｇＯまたはＭｇ（ＯＨ）２またはそれらの混合物を含んで成る、請求項３４または３５に記載の方法。
【請求項３７】
インシチュで前記ＬＤＨを形成するために、前記反応条件を制御する前記工程が、実質的にアルカリ反応条件を供すことをさらに含んで成る、請求項２７〜３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
インシチュで前記ＬＤＨを形成するために、前記反応条件を制御する前記工程が、アルカリまたは酸中和物質を添加することをさらに含んで成る、請求項２７〜３７のいずれかに記載の方法。
【請求項３９】
前記更なるアルカリまたは酸中和物質が、石灰、消石灰、焼成マグネシア、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムまたはケイ酸ナトリウムを含む、１またはそれよりも多くの、アルカリまたは酸中和溶質、スラリーまたは固形物材料またはそれらの混合物から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
インシチュで形成される前記ＬＤＨの少なくとも一部を除去する前記工程をさらに含んで成り、少なくとも１つの前記溶解したカチオン種および／またはアニオン種が、前記ＬＤＨに組み込まれる、請求項２７〜３９のいずれかに記載の方法。
【請求項４１】
前記シリケート材が、アタパルジャイト、クリノプチロライト、セピオライト、タルク、バーミキュライトの１またはそれよりも多い材料である、請求項２７〜４０のいずれかに記載の方法。
【請求項４２】
工程（ａ）からの前記シリケート材の少なくとも一部および工程（ｂ）においてインシチュで形成される前記ＬＤＨが、不溶性のクレー材混合物を形成し、該クレー材混合物が、前記少なくとも１またはそれよりも多い溶解したカチオン種および／または前記１またはそれよりも多い溶解したアニオン種を組み込む、請求項２７〜４１のいずれかに記載の方法。
【請求項４３】
工程（ａ）からの溶解されていないクレー材粒子が、工程（ｂ）においてインシチュで形成される前記ＬＤＨの少なくとも一部を形成するための核形成部位を供す、請求項２７〜４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
マグネシウムおよび／またはアルミニウムがインシチュで形成される前記ＬＤＨの格子に組み込まれるように、水中おける前記１またはそれよりも多い溶解するカチオン種が、該マグネシウムおよび／またはアルミニウムのカチオンを含んで成る、請求項２７〜４３のいずれかに記載の方法。
【請求項４５】
水中における少なくとも１つの前記溶解するアニオンが、錯アニオンであり、少なくとも１つの前記錯イオンが、インシチュで形成される前記ＬＤＨの中間層にインターカレートされる、請求項２７〜４４のいずれかに記載の方法。
【請求項４６】
工程（ｃ）が、前記シリケート材および更なる材料を含んで成る混合物を前記水溶液に添加することを含んで成る、請求項２７〜４５のいずれかに記載の方法。
【請求項４７】
インシチュで形成される前記ＬＤＨが、ハイドロタルサイトを含んで成る、請求項１〜４６のいずれかに記載の方法。
【請求項４８】
混合物中の他の希土類元素および他の材料からウランを選択的に分離する方法であって、
（ａ）ウラニル錯アニオンが水溶液で存在するように、該水溶液に前記混合物を供すこと、
（ｂ）インシチュで層状複水酸化物（ＬＤＨ）材を形成するために、該ＬＤＨ材の中間層内に、ウラニル・アニオンがインターカレートされるように、前記水溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させることであって、１またはそれよりも多い希土類元素が該ＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれるように接触させること、および
（ｃ）インターカレートされたウラニル・イオンおよび／または工程（ｂ）からの前記ＬＤＨにおける前記１またはそれよりも多い組み込まれた希土類材を回収処理工程に付すことによって、該ＬＤＨの前記中間層からウランを選択的に回収することを含んで成る方法。
【請求項４９】
混合物中の他の希土類元素および他の材料からウランを選択的に分離する方法であって、
（ａ）ウラニル錯アニオンが水溶液で存在するように、該水溶液に前記混合物を供すこと、
（ｂ）前記ＬＤＨ材の中間層内にウラニル・アニオンがインターカレートされるように該水溶液をＬＤＨ材に接触させることであって、１またはそれよりも多い希土類元素が結晶構造またはマトリックスに組み込まれるように接触させること、および
（ｃ）インターカレートされたウラニル・イオンおよび／または工程（ｂ）からの前記ＬＤＨ中の前記１またはそれよりも多い組み込まれた希土類材を回収処理工程に付すことによって、該ＬＤＨの前記中間層からウランを選択的に回収することを含んで成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水性流れから元素またはコモディティを選択的に分離することに関する。特に、本開示は混合物中の金属成分に伴う、他の可溶な金属および他の材料からその金属成分を選択的に分離することに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱石（または原鉱、ore）からウランなどの金属成分を抽出することは、一般的に、鉱石またはその濃縮物の浸出を含むプロセス（または方法、process）によって行われる。浸出のプロセスは、ウランならびに他のコモディティ（または（取引される）鉱物、commodity）および不純物の両方を含む溶液を生み出す。レアアース元素（rare earth element）のような他のコモディティおよび不純物を含む混合物からウランを分離することは、しばしば困難である。
【０００３】
酸性、中性もしくはアルカリ性剤における浸出または化学的な抽出を含む１またはそれよりも多いプロセスから生じたミネラル（または（自然に存在する）鉱物、mineral）のプロセス／冶金（metallurgical）流れのような水性流れは、コモディティならびに金属および半金属（例えば、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｓｅ、Ｔｌ、放射性核種）の形態である混入物質として、両方ともみなされ得る元素（または要素、element）の範囲（例えば、イオン、分子、複合体など）をしばしば含むことがある。加えて、海水、サリーン（saline）表面または地下水が、抽出または処理プロセスの一部として用いられる場合、それらは、ある範囲の他のカチオン（例えばＮａ＋、Ｃａ２＋）またはアニオン（例えばＣｌ−、ＳＯ４２−）またはプロセス中に導入される１もしくはそれよりも多いカチオン性、アニオン性もしくは中性の添加剤（例えば、界面活性剤、錯体化部分、他の有機または無機化合物）であり、その添加剤は、後続するプロセス（例えば、イオン交換、溶解、沈殿）において、元素の抽出、回収または精製の最適化の点で、問題または有害であると考えられる。
【０００４】
それゆえ、上述した流れのような水性流れの１またはそれよりも多い成分の選択的分離のためのプロセスを供することが好ましい。
【０００５】
層状複水酸化物（または層状二水酸化物、もしくは層状二重水酸化物、ＬＤＨ）は、水分子および様々な交換可能なアニオンを含む中間層によって分離された正に帯電した混合金属水酸化物層によって特徴付けられる、自然発生および合成的な製造の両方の類である。ＬＤＨは二価（例えばＭｇ２＋、Ｆｅ２＋）および三価（例えばＡｌ３＋、Ｆｅ３＋）の中程度から高いｐＨの金属カチオン溶液によって、概ね一般的に形成される。
【０００６】
ＬＤＨ化合物は、一般的公式（１）によって、示され得る：
Ｍ（１−ｘ）２＋Ｍｘ３＋（ＯＨ）２Ａｎ−ｙＨ２Ｏ    （１）
Ｍ２＋およびＭ３＋は、それぞれ二価および三価の金属イオンであり、またＡｎ-はｎ価の中間層のイオンである。ｘ値は金属イオンの総量に対する三価金属イオンの割合を示し、ｙは中間層の水の変数量を示す。
【０００７】
ＬＤＨの一般的な形態は、（一般的に知られるハイドロタルサイト［ＨＴ］のような）Ｍｇ２＋およびＡｌ３＋ならびに（パイロオーロ石として知られる）Ｍｇ２＋およびＦｅ３＋を含んで成るが、他のカチオン、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃａ、ＣｒおよびＬａを含む合金が知られている。表面正電荷の量は、格子構造中の金属イオンのモル比およびそれらが結晶形成に影響するような調製条件に依存する。
【０００８】
ＨＴ（頻繁に主な“交換可能な”アニオンとして炭化を伴う、概ね一般的に合成されるＬＤＨ）の形成は、以下の反応によって、概ね単純に示され得る： 
６ＭｇＣｌ２＋２ＡｌＣｌ３＋１６ＮａＯＨ＋Ｈ２ＣＯ３→Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３．ｎＨ２Ｏ＋２ＨＣｌ
【０００９】
典型的に、ハイドロタルサイトの二価と三価との比率は、２：１から４：１に変化する。ＨＴ（および他のＬＤＨ）を形成するための他の合成経路は、酸性溶液の中和を介して、Ｍｇ（ＯＨ）２（水滑石）およびＭｇＯ（か焼マグネシア）からの合成を含む（以下の反応によって示される）：
６Ｍｇ（ＯＨ）２＋２Ａｌ（ＯＨ）３＋２Ｈ２ＳＯ４→Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＳＯ４．ｎＨ２Ｏ＋２Ｈ２Ｏ
【００１０】
広く濃度が変化する様々な金属は、同時に共沈殿し得、それ故に、多金属ＬＤＨを形成する。ＨＴまたはＬＤＨは、６０年以上前に最初に示された。時々、土壌や堆積物中の副産物ミネラルとして天然物に存在することもある。層状複水酸化物はまた、海水でのアルミナ抽出（赤泥）に由来するボーキサイト残渣の反応によって産業廃棄物材から合成され得、以下の反応：
６Ｍｇ（ＯＨ）２＋２Ａｌ（ＯＨ）３＋２Ｎａ２ＣＯ３→Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３．ｎＨ２Ｏ＋２ＮａＯＨ
または（石炭火力発電所などの）化石燃料からのフライ・アッシュ（fly ash）を有する石灰との反応によって示される。
【００１１】
ＬＤＨまたはＨＴ構造の範囲内で、上述した二価のカチオンのための三価の置換が制限されることで正味の正電荷を有する八面体金属水酸化物のシートが存在する。結果として、広範な無機または有機のアニオンをＬＤＨまたはＨＴ構造に置換することは可能である。それらのアニオンは、水酸化材層の間にフィットするため、“中間層アニオン”としてしばしば言及される。層状複水酸化物は、おおよそ５未満のｐＨで不安定であるが、広範な溶液ｐＨを超えてバッファーとして機能し得る。層状複水酸化物またはＨＴおよび特に優勢なアニオン（predominant anion）としてカーボネート（または炭酸塩、carbonate）を含むものはまた、ＬＤＨ構造内に含まれる水酸化アニオンおよび炭化アニオンの両方の消費（consumption）を介して、様々な鉱酸を中和するための相当の能力を有すことが実証されている。
【００１２】
多くの研究が、ＬＤＨのアニオン交換特性を利用する方法を調査するために実施されている。それらの研究は、天然物および廃水からのフォスフェイト（またはリン酸塩、phosphate）および他のオキシアニオン（oxyanion）および腐植物質の除去に焦点が当てられている。フォスフェイトは、ＬＤＨにおける中間層空間（interlayer space）へと交換され得る多くのアニオンの一つである。合成的に調製されたＭｇ−Ａｌ ＨＴおよび初期の溶解したフォスフェイトの濃度範囲を用いたフォスフェイト摂取（または吸収、uptake）の実験的研究は、初期フォスフェイト濃度、ｐＨ（ｐＨ７付近で最大フォスフェイト吸収を有する）、結晶化度およびＨＴ化学物質によっての影響を伴い、ｃａ．２５〜３０ｍｇＰ／ｇ〜ｃａ．６０ｍｇＰ／ｇの摂取能力を示した。天然物および／または廃水におけるフォスフェイト除去のためのＨＴ使用の主要な障害は、フォスフェイトを覆う（over）カーボネートの選択性（近似次数順の選択性を有する、ＣＯ３２−＞ＨＰＯ４２−＞＞ＳＯ４２−、ＯＨ-＞Ｆ-＞Ｃｌ-＞ＮＯ３-）である。多くのＨＴはまた、優勢なアニオンとしてのカーボネートと合成され、それによってそれらがフォスフェイトに曝露される前にアニオン交換が必要となる。カーボネートはまた、サルフェート（または硫酸塩、sulphate）と組み合わされる場合、二トライト（または硝酸塩、nitrate）およびクロライド（または塩化物、chloride）（天然物または廃水中で一般的に発生し得るような二トライトおよびクロライド）は、ＨＴへのフォスフェイト吸収の還元（reduction）がさらに減少する。
【００１３】
多くの最近の研究は、合成ＬＤＨまたは特にＨＴまたは同様のものの形成および研究に焦点が当てられており、また様々なアニオン（特に多金属アルミノシリケートを形成する見通しを有するシリケートであり、クレー（clay）材の潜在的な前駆体（またはプリカーサ−、precursor））に対するそれらの後続の反応性は、金属の移動性および生物学的利用能を制限すると考えられていた。クレー・ミネラルの類似体の別の前駆体としてのシリケートおよびアルミネート（またはアルミン酸塩、aluminate）アニオンの共沈の可能性はまた存在する。
【００１４】
したがって、溶液からのイオンの置換および/または取り込みおよび/または向上した安定性の両方を補助するために、他の構造要素または中間層のイオン（無機および有機の両方）が組み込まれ得る。純粋なＭｇ−ＡｌまたはＨＴから類似しているか、もしくはＨＴと比較したときに組成が等しくてもよい、もしくはＨＴと同様の化学的性質を有し得る、主にＭｇ−ＡｌのＨＴからのクロライドまたはフィロシリケートのようなミネラルのその後の形成は、添加されたＭｇおよび／またはＡｌの性質、または最終的な地球化学的な組成（geochemical composition）、結晶化度もしくは鉱物学に影響を及ぼし得る天然物または廃水の性質および化学組成によって決定されるいくつかのイオンの置換を伴う。
【００１５】
ＬＤＨまたはＨＴまたはクロライドのようなミネラルまたは他のＬＤＨもしくはＨＴの派生物の向上された安定性はまた、部分的または完全な脱水（dehydration）および部分的／全体の再結晶化を導く、部分的または完全な蒸発、焼成またはガラス化により上記の化学的方法と組み合わせて場合によっては達成され得る。ＬＤＨまたはＨＴとの共改善（co-amendment）またはその封入（encapsulation）の使用は、物理的または化学的安定性をさらに高めるための選択肢でもあり得る。
【００１６】
（安全、安心で平和な原子力技術を推進するために、加盟国と世界各地の複数のパートナーとが協力して核分野における国際協力の中心地である）国際的原子力機関（International Atomic Energy Agency）は、ウラン鉱山および工場からの流出物（または廃水、effluent）の処理二関する従来技術の総括を２００４年に報告として発行した。重要なこととして、その報告は、ウラン鉱山からの流出物の処理のためにＬＤＨまたはＨＴを形成するように溶液の化学的性質を修正するための化学的な化合物の添加による、１またはそれよりも多いプロセスへのいくらかの参照を省いている。
【００１７】
本明細書を通して、用語「含む“comprising”」およびその文法上の等価物は、使用する文脈に別途示していない限り、包含的な意味を有すると解釈されるべきである。
【００１８】
先行技術の刊行物が本明細書で参照されている場合、この刊行物がオーストラリアまたは他の国の当業界における一般的な知識の一部をなすことを認めるものではないことは明らかである。
【発明の概要】
【００１９】
第一の特徴として、
本開示は、可溶な金属成分を、混合物中で該金属成分を伴った他の金属および他の材料から選択的に分離する方法であって、
（ａ）金属成分が水溶液（または水性溶液、aqueous solution）で錯アニオン（または錯体アニオン、complex anion）を形成するように、混合物を水溶液に供すことであって、該水溶液で１またはそれよりも多いその他の金属がカチオンまたは錯カチオン（または錯体カチオン、complex cation）を形成するように供すこと、
（ｂ）錯アニオンが層状複水酸化物（ＬＤＨ）材の中間層内にインターカレートされ、また１またはそれよりも多いその他の金属がＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれるように、インシチュでＬＤＨ材を形成させるために、溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させること、および
（ｃ）上記工程（ｂ）から得られるＬＤＨを回収処理工程に付すことによって、ＬＤＨの前記中間層から前記金属成分を選択的に回収すること
を含んで成る、方法である。
【００２０】
第２の特徴として、本開示は、金属成分を他の金属および他の材料から選択的に分離する方法を供し、その方法は、
他の金属および他の材料が混合物中の前記金属成分に付随しており、
（ａ）金属成分が水溶液で錯アニオンを形成するように、混合物を水溶液に供すことであって、該水溶液で１またはそれよりも多いその他の金属がカチオンまたは錯カチオンを形成するように供すこと、
（ｂ）錯アニオンが層状複水酸化物（ＬＤＨ）材の中間層内にインターカレートされるように、前記水溶液を該ＬＤＨ材に接触させることであって、および
（ｃ）上記工程（ｂ）からの前記ＬＤＨを回収処理工程に付すことによって、該ＬＤＨの前記中間層から前記金属成分を選択的に回収すること
を含んで成る、方法である。
【００２１】
第３の特徴として、本開示は、混合物中の他の希土類元素および他の材料からウランを選択的に分離する方法を供し、その方法は、
（ａ）ウラニル錯アニオンが水溶液中で存在するように、前記水溶液に前記混合物を供すこと、
（ｂ）インシチュで層状複水酸化物（ＬＤＨ）材を形成するように、前記水溶液を１またはそれよりも多い添加剤に接触させること、
（ｃ）ウラニル・アニオンがＬＤＨ材の中間層内にインターカレートされるように、１またはそれよりも多い希土類元素がＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれており、および
（ｄ）インターカレートされたウラニル・イオンおよび／または工程（ｂ）からの前記ＬＤＨ中の前記１またはそれよりも多い組み込まれた希土類材を回収処理工程に付すことにより、該ＬＤＨの前記中間層からウランを選択的に回収すること、
を含んで成る、方法である。
【００２２】
第４の特徴として、本開示は、混合物中の他の希土類元素および他の材料からウランを選択的に分離する方法を供し、その方法は、
（ａ）ウラニル錯アニオンが水溶液中で存在するように、前記水溶液に前記混合物を供すこと、
（ｂ）ウラニル・アニオンが、１またはそれよりも多い希土類元素が結晶構造またはマトリックスに組み込まれている前記ＬＤＨ材の中間層内にインターカレートされるように、前記水溶液を該ＬＤＨ材に接触させること、および
（ｃ）インターカレートされたウラニル・イオンおよび／または工程（ｂ）からの前記ＬＤＨ中の前記１またはそれよりも多い組み込まれた希土類材を回収処理工程に付すことにより、該ＬＤＨの前記中間層からウランを選択的に回収すること
を含んで成る、方法である。
【００２３】
本明細書を通して、１またはそれよりも多い金属の、ＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスへの組み込みが、ＬＤＨ材の結晶構造の構成要素としての金属を組み込むことに限定的でなく言及しており、またＬＤＨ材の表面の材料の単なる吸着には言及していないことが、当業者は理解し得る。
【００２４】
本明細書で用いられる用語「水溶液“aqueous solution”」は、全ての水、他の液体または溶質または溶媒または混合物（混和性であっても非混和性および固形物であってもよい）として、例えば限定されないが、酸性、中性もしくはアルカリ性剤における浸出または化学的な抽出を含む１またはそれよりも多いプロセスから生じたミネラルのプロセス／冶金（metallurgical）流れのような水性流れおよび電子廃棄物(e-waste)流れとして言及される。水溶液は、様々な化学種（イオン、分子、複合体、ミセル、凝集物、微粒子またはコロイドなど）を含んでいてもよい。水溶液はまた、複数の金属、メタロイド、ランタニドまたは希土類元素（ＲＥＥ）、アクチニド、超ウラン金属および放射性核を含み、それらのいずれかがコモディティまたは汚染物質とみなされ得る。
【００２５】
用語「金属成分“metallic constituent”」は、特に限定されないが、本明細書に記載される水溶液中で錯アニオンを形成することが可能な金属種を包含する。金属成分の適する例は、限定されないが、水溶液中で錯アニオンを形成することができる、ウラン、バナジウム、トリウム、クロム、およびいくらかの超ウラン金属を含む。金属は、本明細書ではまた、希土類元素（ＲＥＥ）（元素番号５７〜７１の範囲にある１５の金属元素）を含むことに言及した。ＲＥＥはランタニド類の一部としてしばしば示され、便宜上、時々Ｌｎ３＋として表される。適する他の金属の例は、限定されないが、３＋の酸化状態の水溶液中に存在することができる放射性核種または超ウラン金属を含む。
【００２６】
用語「超ウラン“transuranic”」は、９２（ウランの元素番号）よりも大きい元素番号を有する化学元素に言及するために本明細書で用いられるであろう。全てのこれら元素は、不安定であり、他の元素へと放射的に減衰する。用語「超ウラン“transuranic”」は、超ウラン金属種または超ウラニル金属種への参照として用いられ得る。
【００２７】
いくらかの超ウラン金属は、３＋の酸化状態（例えば、Ａｍ３＋およびＣｍ３＋）で水溶液中に存在し得るが、水溶液の１またはそれよりも多い特性（例えば、ｐＨ、イオン強度、１またはそれよりも多いリガンドの存在および濃度、超ウラン金属の酸化状態など）に依存して、それらの、および他の超ウラン金属は、代替的に超ウラン・カチオン（例えば、ＡｍＯ２２＋およびＰｕＯ２２＋）として水溶液中に存在し得る。超ウラン・カチオンは、ウラニル・カチオンと同様の方法で、１またはそれよりも多いリガンド（例えば、ＣＯ３２−またはＳＯ４２−）を有する超ウラン錯アニオンを形成することができる。
【００２８】
本明細書に記載の態様は、水溶液から様々な元素を沈殿させるために、改善されたプロセス（例えば、処理水（プロセスで生じる水、process waters）／冶金の溶液（特にＬＤＨ材内の対象とする元素または不純物の混合物を分離または分化することに有利である溶液）を処理するプロセス）を供する。本態様は、元素のおよび不純物の混合物を効率的に分離または分化または分配するために、ＬＤＨ材（ＬＤＨ材がインシチュで形成されても水溶液を添加されても関係なく）の異なる摂取（または取り込み、もしくは吸収、uptake）メカニズムおよび挙動を利用する。
【００２９】
カチオン（例えば、金属カチオン）は、結晶構造またはマトリックスを形成するＬＤＨの金属酸化物層へと組み込まれ得ることは既知である。出願人はまた、いくらかの金属成分、特にウランのような金属（バナジウムまたはクロム、またはいくらかの超ウラン金属）が結晶構造またはマトリックスへと収容されることができない大きいサイズのオキシカチオン（例えば、ＵＯ２２＋）として存在し得ることを見出した。反応条件（例えば、ｐＨ条件および／または反応剤の添加など）を仕立てることまたは制御することによって、大きいサイズのオキシカチオン（例えば、ＵＯ２２＋）が、１またはそれよりも多い錯アニオン種（例えば、ＵＯ２（ＣＯ３）２２−、ＵＯ２（ＣＯ３）３４−、ＣａＵＯ２（ＣＯ３）３２−、ＵＯ２２＋-ＳＯ４）を優先的に形成するために利用され得ることを出願人は見出した。例えば、低いｐＨでは、ＵＯ２２＋-ＳＯ４錯体（例えば、ＵＯ２（ＳＯ４）３４−）が優勢であるが、中程度から高いｐＨでは、ＵＯ２２＋-ＣＯ３２-のアニオン錯体（例えば、ＵＯ２（ＣＯ３）２２-、ＵＯ２（ＣＯ３）３４-、ＣａＵＯ２（ＣＯ３）３２-）が優勢であり得る。アニオン錯体としてのウラニル・イオン（ＵＯ２２＋）のスペシエーション（または化学種を明らかにする、もしくは種形成、speciation）が与えられると、これらのアニオン錯体はＬＤＨ材のアニオン中間層へと優先的に分配される。それゆえ、水溶液がＣｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎおよび希土類元素（ＲＥＥ；元素番号５７〜７１の範囲にある１５の金属元素；ＲＥＥはランタニド類の一部としてしばしば示され、便宜上、時々Ｌｎ３＋として表される）およびウランのような金属の混合物から成る場合、プロセスは、ＬＤＨの中間層にインターカレートされるウラニル錯アニオン複合体を優先的に形成することによって、ウランを残りの金属、メタロイドおよび希土類元素から分離するが、少なくともいくらかの金属および希土類元素はＬＤＨの結晶構造へと組み込まれるであろう。例えば、優先的にＬｎ３＋カチオン（＋３および＋４としてのＣｅ、ならびに＋２および＋３としてのＥｕ）としてのＲＥＥは、他の＋３カチオン（例えば、ＡｌおよびＦｅ）と置換することでＬＤＨ材の主金属水酸化層へと強く分配される。本明細書に記載するプロセスの結果として、ＲＥＥは例えば、ＬＤＨの金属水酸化層内に含まれており、また価値のあるウランは、ＬＤＨ中間層内にアニオン錯体として含まれている。
【００３０】
いくらかの態様はまた、典型的に過剰な３０％のＵおよび０〜５０％のＲＥＥを含み得るＬＤＨ材の形成をもたらす。そのように結果として生じたウランおよび希土類金属の量は、これらの元素の典型的な鉱石グレードよりも典型的に１００〜３００倍高く、したがって、価値のあるコモディティの実質的な濃縮を可能にする。いくらかの態様によってもたらされる別の重要な利点は、このプロセスにより、Ｎａ、ＣｌおよびＳＯ４などの潜在的に問題のあるイオンまたは他の添加剤または成分が、ミネラル処理または水性流れから効果的に分離され、それにより、より単純な処理、さらなる濃縮、回収または精製を潜在的に促進する。さらに別の利点は、潜在的にミネラル処理または他の場所での用途または更なる処理なしでの（または最小限の）他の運転で再使用され得るクリーンな流出物（または廃水、effluent）の生成である。
【００３１】
いくらかの態様は、Ｕおよび娘核種（daughter radionuclides）に加えてＰｕ、Ｎｐ、ＡｍおよびＣｍを１またはそれよりも多く含んで成る複合混合物から、超ウラン金属成分および／または超ウラニル金属を選択的に分離するために適用され得る。１またはそれよりも多い対象とする超ウラン元素が溶液中にそれぞれ超ウラン錯アニオンまたは超ウラン（III）カチオンとして存在するように、水溶液または反応条件の１またはそれよりも多い特徴は、有利に変わり得る。例えば、適する酸化還元（またはレドックス、redox）反応または不均化反応が、溶液中で適する酸化状態の所望の超ウラン・イオンおよび非超ウラン・イオンを生成するために適用し得、また結果として生じる金属カチオンまたはアニオンがその後、ＬＤＨへと組み込まれる、もしくはインターカレートされる、またはＬＤＨから排除されることができる溶液中で、所望の金属カチオンまたは金属錯アニオンを生成するための１またはそれよりも多いリガンド（または配位子、ligand）と反応し得ることは、当業者には理解できるであろう。
【００３２】
加えて、混合物からの１またはそれよりも多い超ウラン元素の選択的な分離は、層状複水酸化物（ＬＤＨ）材をインシチュで形成し、それによって工程ａ）において形成される超ウラン錯アニオンが、ＬＤＨ材の中間層内にインターカレートされ得るように、溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させることを含んで成り得る。
【００３３】
代替的に、混合物からの１またはそれよりも多い超ウラン元素の選択的な分離は、層状複水酸化物（ＬＤＨ）材をインシチュで形成し、それによって工程ａ）において形成される超ウラン（III）カチオンが、ＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれ得るように、溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させることを含んで成り得る。
【００３４】
別の態様では、混合物からの１またはそれよりも多い超ウラン元素の選択的な分離は、工程ａ）において形成される超ウラン錯アニオンが、ＬＤＨ材の中間層内にインターカレートされ得るように、溶液を層状複水酸化物（ＬＤＨ）材をと接触させることを含んで成り得る。
【００３５】
さらに別の態様では、混合物からの１またはそれよりも多い超ウラン元素の選択的な分離は、層状複水酸化物（ＬＤＨ）材をインシチュで形成するように、溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させることを含んで成り得、または溶液を層状複水酸化物（ＬＤＨ）材と接触させることによって、工程ａ）において形成される対象とする超ウラン元素以外の１またはそれよりも多い錯アニオン、またオプションとしては、工程ａ）において形成される対象とする超ウラン元素以外の１またはそれよりも多い金属カチオンが、ＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれる。この特定の態様では、対象とする超ウラン元素は、ＬＤＨ材への組み込みまたはインターカレートからそれを除去することによって、混合物から選択的に分離し得、それによって、後続の回収のために溶液中にそれを放出する。
【００３６】
選択的な回収工程は、限定されないが、ＬＤＨ中間層のイオン交換または特定の超ウラン、放射性核種もしくは他の金属を分離するためのＬＤＨの（部分）溶解を含む。本発明者は、本明細書に記載のプロセスの態様が、１またはそれよりも多い順次の共沈降工程、リガンド形成およびイオン交換を含み得る従来技術と比較して、選択的分離の有効な代替方法を証明し得ることを述べる。
【００３７】
いくらかの態様はまた、水溶液中の選択的に分離された成分を回収する方法を供し、水溶液中の異なる成分は、第一、第２又は第３態様の工程（ｂ）からのＬＤＨを更なる回収処理工程に供することにより、異なる摂取メカニズム（例えば、ＬＤＨの中間層中のウラン、結晶構造中のＲＥＥまたはＬＤＨの金属酸化物層）によって、ＬＤＨによって取り込まれている。利用され得る種々の回収処理工程は、本明細書に上述されている。
【００３８】
いくらかの態様では、本明細書で記載されるプロセスの工程（ｂ）から工程（ｃ）まで分離されたＬＤＨを付す前に、プロセスは、水の流れからＬＤＨを回収することを含んで成る。そのようなＬＤＨの回収は、沈降、凝集またはろ過のような回収方法によって実行され得る。
【００３９】
水の流れはまた、予め形成されたＬＤＨ材と接触され得、プロセスにおけるＬＤＨ材の総量の少なくとも一部が、インシチュで形成されることは、いくらかの更なる特徴において、理解され得る。
【００４０】
少なくともいくらかの態様では、予め形成されたＬＤＨ材を水溶液（第２態様及び第４態様で説明した水溶液）と接触させる工程は、予め形成されたＬＤＨ材の少なくとも一部を溶液へと溶解させ、それによって、溶液中に溶解したＬＤＨを得ることができる。ＬＤＨ材のこのような溶解は、典型的に、イオン種として溶液中に入る２価および３価のカチオン（予め形成されたＬＤＨの金属酸化物層を形成する）をもたらす。この溶解工程は、溶解したＬＤＨ材からＬＤＨ材の沈殿をインシチュで促進するために水溶液中で反応条件を制御する工程が続き、それによって、錯アニオンはインシチュで形成されるＬＤＨ材の中間層内にインターカレートされ、また１またはそれよりも多い他の金属がインシチュで形成されるＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれる。
【００４１】
好ましくは、水溶液中でＬＤＨを溶解させる工程は、水溶液のｐＨを制御することを含んで成り、好ましくは、ｐＨレベルは７未満であり、更に好ましくは５未満であり、更にいっそう好ましくは３未満である。そのうえ、水溶液中の反応条件を制御した後の工程はまた、溶解したＬＤＨ材からＬＤＨ材の沈殿を促進するために、水溶液中のｐＨを制御することを含んで成り、好ましくはｐＨレベルが８よりも大きい。
【００４２】
ＬＤＨ材を溶解するための溶液のｐＨを最初に低下させ、続いてＬＤＨの溶解ＬＤＨからの再形成を促進するためのｐＨの上昇を含むそのようなプロセスは、ｐＨサイクル工程と呼ぶことができる。したがって、少なくともいくらかの態様では、ＬＤＨ材の摂取メカニズムは、添加されたＬＤＨ材の溶解および再形成に依存する。
【００４３】
当業者であれば、予め形成されたＬＤＨ材を水溶液中に溶解すると、ＬＤＨ材の金属酸化物層の少なくとも一部が溶液中に溶解し、２価および３価のカチオンが溶液中に溶解されることを理解するであろう。反応条件を制御する後の工程は、沈殿によるＬＤＨ材の再形成をもたらし、その他の金属のいくらかと共に溶解した二価および三価のイオンは、インシチュで再形成されたＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスおよび中間層アニオンを形成する。
【００４４】
一の態様では、この方法は、水溶液のｐＨレベルを制御し、錯アニオンのスペシエーションを制御する工程をさらに含んで成る。アニオン錯体のｐＨ条件のスペシエーションは、適切に調整または制御することができる。例えば、より低いｐＨでは、ＵＯ２＋-ＳＯ４錯体（例えば、ＵＯ２（ＳＯ４）３４-）が優先的に形成され得るが、中〜高ｐＨ条件下では、ＵＯ２２＋-ＣＯ３２-アニオン錯体（例えば、ＵＯ２（ＣＯ３）２２-、ＵＯ２（ＣＯ３）３４-、ＣａＵＯ２（ＣＯ３）３２-）が主に形成される。
【００４５】
いくらかの態様では、工程（ｂ）からのＬＤＨを、沈降および／もしくは濾過および／もしくはサイクロン分離などの従来の分離方法、または他の適切な固液分離手段によって水溶液から分離してもよい。
【００４６】
分離されたＬＤＨは、そのＬＤＨから成分を回収するために処理され得る。いくらかのさらなる態様では、回収処理工程は、分離されたＬＤＨをイオン交換溶液に導入してイオン交換を起こさせることにより回収処理工程を行うことができ、それによって、ＬＤＨの中間層中の金属成分の錯アニオンが、イオン交換溶液中でアニオンとイオン交換される。この方法において、イオン交換工程を実施することによって、金属溶液の錯アニオンは、溶液中に移る。このイオン交換工程は、少なくとも一つの置換されたアニオンを有するイオン交換溶液を含み、それによって置換されたアニオンは、イオン交換メカニズムによって、少なくともいくらかのインターカレートされたアニオンまたは錯アニオンに置換し（または取って代わり、displace）、それによってＬＤＨの中間層からイオン交換溶液へと放出されるアニオンまたは錯アニオンが結果として生じることは、理解されるであろう。金属成分のインターカレートされたアニオンまたは錯アニオンはＬＤＨの中間層から放出される一方で、残留するＬＤＨの結晶構造またはマトリックスで存在しているその他の金属（例えば、ＲＥＥ／金属）は、ＬＤＨの結晶構造またはマトリックスに組み込まれる。
【００４７】
工程（ｂ）からのＬＤＨを回収すること、またその後イオン交換プロセスを実施することは、工程（ａ）での最初の水溶液が、高い塩濃度を有する浸出溶液（例えば、ウラン回収工程において使用される浸出溶液）を含んで成る場合に特に有益である。なぜならば、このような浸出溶液（例えば、採鉱廃棄物溶液）における最適なイオン交換効率を達成することは、困難であるためである。工程（ｂ）からのＬＤＨの分離工程および上述したことを含むいくらかの態様で示すプロセスの適用は、高いイオン交換効率をもたらし、それによって、ＬＤＨからインターカレートされた金属成分を良好に分離することができる。
【００４８】
さらなる態様では、イオン交換工程はまた、中間層からアニオンもしくは錯アニオンの置換を促進するために、および／または他のアニオンもしくは錯アニオンを超えて、アニオンもしくは錯アニオンの好ましいタイプの分離を促進するために、ｐＨ条件を制御することを含んで成る。例えば、強アルカリは、ｐＨを増加させることによって、ＯＨ-アニオンによってＵＯ２２＋-ＳＯ４またはＵＯ２２＋-ＣＯ３に置換するために、添加され得る。そのような回収処理工程は、たとえ、残留するＲＥＥがＬＤＨ結晶構造に組み込まれたとしても、水溶液に戻るウラン（ウラニル錯アニオンの形態におけるウラン）の回収を含む。代替的には、チャージした、または天然のＵＯ２２＋錯体が、ＬＤＨの中間層から置換されるように、強酸の添加によってｐＨを減らすことはまた可能である。これにおいて、持続される酸の添加はまた、ＲＥＥまたは他の金属または元素を遊離させるためにＬＤＨ結晶構造を実質的に分解させ得る。
【００４９】
いくらかの態様では、置換剤は、後述するニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）またはクラウンエーテルもしくは他の有機もしくは（錯体）無機リガンドのような他の錯化剤の１またはそれよりも多くを含んで成り得、ならびに／または置換剤は、ＬＤＨ材中のインターカレートされた錯アニオンに対して実質的により電気陰性であり、それによりＥＤＴＡおよび／もしくはＮＴＡのような置換剤が中間体から錯アニオンを置換する。
【００５０】
さらなる態様では、回収工程は、イオン交換工程が完了した後に、ＬＤＨ材を分離する工程をさらに含んで成る。イオン交換工程の完了後にＬＤＨ材を分離することは、分離されたＬＤＨ材の結晶構造中に存在する取り込まれた金属カチオンまたはＲＥＥを含んで成る分離されたＬＤＨ材を得ることをもたらすことが理解されるであろう。組み込まれた金属カチオンまたは分離されたＬＤＨからのＲＥＥは、分離されたＬＤＨ材の熱処理または熱分解などの方法によって回収され得、それによって、崩壊または準安定材料の形成をもたらす。
【００５１】
さらなる態様では、このプロセスは、熱処理または熱分解の前または間にＬＤＨ材にさらなる添加剤（例えば、シリカ）を添加することを含み得る。好ましくは、このプロセスは、熱処理または熱分解の際に酸化物材の選択的な制御形成を行うために、ＬＤＨ材に対するさらなる添加剤の比を制御することを含むことができる。
【００５２】
シリカのような添加物はまた、結晶質シリカ（例えば、石英）、非晶質または化学的に沈降したシリカ、ケイ酸、テトラエチルシリカ（ｔｅ）を含む有機の形態またはＬＤＨの中間層に添加されたシリカを含む様々な形態において、熱処理または熱分解工程の前または間に、ＬＤＨに添加し得る。シリカのＬＤＨに対する比の制御および／または熱処理の温度の制御は、添加された形態のシリカとＬＤＨとの間の一連の反応をもたらし得、その結果、ミネラルのような様々な材料が形成される（例えば、（またはスピネルおよびペリクレースに加えて）エンスタタイトなどの輝石、フォルステライトを含むオリビン、およびクリストバライトを含む高温形態に変換されたシリカを含む他のミネラルが含まれる）。
【００５３】
（シリカとＬＤＨ材との比を制御することにより、）ＬＤＨに対して１もしくはそれよりも多い形態のシリカまたは他の元素の量を変えることにより、異なる割合または一連のミネラル（suites of minerals）が熱の結果として形成され得ることが理解されるであろう。上記のような添加剤を含む方法は、２つの理由から特に有利である。第一の利点は、放射性核種を含む様々な不純物の適切な長期保管場所を構成し得る、金属シリケートまたは輝石などの二次無機酸化物が形成されることである。
第２の利点は、選択された元素が熱処理の結果として形成された材料に分割され得、形成された材料（ＬＤＨの組成および添加剤の種類および割合によって決定される材料）が選択されたミネラルに含まれる特定元素の選択的回収をアシストし得ることである。シリカは、さらなる態様では、他の添加剤と置換されてもよく、上述した態様は、シリカの添加によって限定されない。
【００５４】
いくらかの代替的な態様では、分離されたＬＤＨは溶解工程に付され得、また分離されたＬＤＨは、酸のような溶剤に溶解され、溶剤中の分離されたＬＤＨの結晶構造から、組み込まれた錯アニオンおよび金属カチオンの放出をもたらす。工程（ｂ）に従ってＬＤＨ材中の低濃度の金属種を含む最初の水溶液から、金属種を捕捉し、ＬＤＨ材を分離し、そしてその後溶剤中の分離されたＬＤＨを溶解することは、比較的に高濃度レベルの金属種（低濃度レベルの最初の水溶液と比較して）を有する溶剤の取得をもたらす。比較的に高濃度レベルの金属種を含む溶液から金属種を回収することは、より望まれ、またコスト効果があるため、本発明の方法の工程（a）で利用される水溶液の少なくともいくらかの態様に存在する微量の金属種を捕捉するのに有効でない、従来の冶金の回収方法を使用する機会を当業者に供する。それゆえ、本態様は、低濃度の金属種を有する水溶液から、金属種を回収するための価値のある方法またはプロセスを供することによって、重要な商業的な利点を示す。
【００５５】
プロセスの代替的な態様では、インターカレートされた錯アニオンのイオン交換は行われ得ない。代わりに、インターカレートされた錯アニオンおよび組み込まれた１またはそれよりも多い金属および工程（ｂ）から得られた他の金属を含んで成るＬＤＨは、分離され得、また上述した熱処理プロセスに実質的に付され得る。そのような熱処理プロセスは、最初にＬＤＨ材の崩壊をもたらし、ＬＤＨ材の層状構造特性の損失をもたらし、続いてＬＤＨ材の再結晶化をもたらす。具体的には、熱処理された、および崩壊したＬＤＨの再結晶により、金属成分を含んでなる第１酸化物材および１つまたはそれよりも多い他の金属を含んで成る第２酸化物材が形成される。例えば、本発明者は、驚くべきことに、インターカレートされたウラニル錯カチオンおよび結晶構造に組み込まれた希土類金属を含んで成るＬＤＨの焼成が、ペリクレース、スピネル、ならびに一部のウランおよびＲＥＥなどの他のコモディティを組み込んだ第３の材料の形態の第一結晶質酸化物材を生成する。
【００５６】
さらなる態様では、熱処理は、工程（ｂ）で得られたＬＤＨ材の中間層内に存在するインターカレートされた錯アニオンを還元するために、実質的に還元条件下で実施されてもよい。例えば、インターカレートされたウラニル錯アニオンを含んで成るＬＤＨの熱処理の間、熱処理は、還元されたＵミネラル質（例えば、ウラニナイト（ＵＯ２））を形成するために無酸素条件下（例えば、Ｎ２下）または還元（例えば、ＣＯまたはＣ）条件下で行われてもよい。いくらかの代替的な態様では、Ｕまたは特定のＵ同位体の分離および回収をアシストするために、ＵＦ６を気相として形成するために他の試薬を加えてもよい。
【００５７】
さらにいくらかの態様では、プロセスは、１またはそれよりも多い他の金属をＬＤＨの結晶構造またはマトリックスに選択的に組み込むための、ＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスの最適化を含んで成り得る。例えば、最適化は、ＬＤＨの結晶構造またはマトリックス中の選択された、または特定の希土類元素の摂取を調整するために、アルカリ溶液中のカーボネートのような水溶液に添加剤を導入することによって行い得る。理論に拘束されるものではないが、水溶液中の炭酸水素塩／カーボネートの量／種別は、カーボネートまたは重カーボネートに対する中〜重いＲＥＥの親和性の増加を考慮して、ＬＤＨ物質（例えば、ハイドロタルサイト）にいくらかの選択性を与える可能性があると理論付けられている。
【００５８】
一の態様では、予め決められた金属成分は、ウランまたはバナジウムを含んで成り、また１またはそれよりも多い他の金属はＲＥＥを含んで成る。上述したように、錯アニオン（アニオン）は、ウラニル錯アニオン、例えば限定されないが、ＵＯ２（ＣＯ３）２２-、ＵＯ２（ＣＯ３）３４-、ＣａＵＯ２（ＣＯ３）３２-ＵＯ２（ＳＯ４）３４-、例えば限定されないが、ＶＯ２（ＯＨ）２-、ＶＯ３ＯＨ２-、Ｖ１０Ｏ２８６-を含むバナジル錯アニオン、例えば限定されないが、Ｃｒ２Ｏ７２-を含むクロム錯アニオン、または超ウラン錯アニオンを含んで成り得る。少なくともいくらかの態様では、溶液のｐＨは錯アニオンのスペシエーションを決定する。
【００５９】
一の態様では、インターカレートされた錯アニオンは、ＥＤＴＡ、ＮＴＡ、クラウンエーテルなどの置換剤の添加により、先のセクションで説明したイオン交換工程によって、ＬＤＨの中間層から置換され得る。
【００６０】
代替的な態様では、ＬＤＨ材は熱処理工程に付され得、それによってＬＤＨ材を熱分解させて、第一結晶質酸化物および第２結晶質酸化物として再結晶化させ、ウランは第一金属酸化物に組み込まれ、また１またはそれよりも多いＲＥＥは、第２結晶質酸化物に組み込まれる。好ましくは、熱処理は、ウラニル・イオンを＋６から＋４まで酸化状態を、またはそれらの混合物を還元するために、実質的に還元条件下で行われ得る。
【００６１】
いくらかのさらなる態様では、ＬＤＨ材は、磁気を帯びた材料およびＬＤＨを含んで成るハイブリッド材の形態で供され得る。磁気を帯びたＬＤＨのハイブリッドを供すことは、磁気分離のような方法によってＬＤＨ材を回収するアシストをする。
【００６２】
いくらかのさらなる態様では、ＬＤＨ材は、炭素質材およびＬＤＨを含んで成るハイブリッド材の形態で供されてもよい。炭素質ＬＤＨハイブリッドを供すことは、物理的または化学吸着／吸収などの方法による貴金属の同時回収をアシストする。
【００６３】
少なくともいくらかの態様では、本明細書に記載したプロセスを達成するために、ＬＤＨ材は、固形物または回収された溶解した成分として分離され得、またリサイクルされる。
【００６４】
本明細書に記載のプロセスは、対象とする元素／コモディティのためのミネラル処理における前濃縮工程として利用し得る。本プロセスはまた、対象とする元素／コモディティを分離する方法、特に、先のセクションで説明したような予め決められた金属成分を、処理水、浸出液（例えば、インシチュで、またはヒープで）またはプレグナント液（または貴液、pregnant liquor）のような、水溶液または流れに含まれ得る他の金属および材料から分離する方法として、利用し得る。
【００６５】
少なくとも第一の特徴の態様では、インシチュで層状複水酸化物（ＬＤＨ）材を形成するように、溶液を１またはそれよりも多い添加剤と接触させる工程であって、
（ａ）水溶液におけるマグネシウムおよび／またはアルミニウム含有シリケート材の添加、ならびに前記水溶液における該シリケート材の少なくとも一部の溶解によって、該シリケート材から水に、マグネシウムおよび／またはアルミニウムの少なくとも一部を浸出すること、ならびに
（ｂ）インシチュで前記層状複水酸化物（ＬＤＨ）材を形成するために、水溶液において適切なＭｇ：Ａｌ比を達成するように、反応条件を制御すること
をさらに含んで成る、工程である。
【００６６】
例えばＭｇ含有セピオライト、バーミキュライト、アタパルジャイトまたはタルクまたはカオリナイトまたはゼオライトのような天然もしくは合成ミネラルのようなマグネシウムおよびアルミニウム含有シリケート材の添加が、シリケート材の少なくとも一部がプロセスの溶解工程（工程（ｃ））に供されるとき、水中にマグネシウムイオンおよび／またはアルミニウムイオンを生じ得ることを出願人らは見出した。理論によって拘束されないが、マグネシウムイオンおよびアルミニウムイオンの少なくともいくらかを水中に浸出すると、浸出したマグネシウムイオンおよび/またはアルミニウムイオンがインシチュでＬＤＨ材を形成するために取り込まれることが理論付けられている。
【００６７】
ＬＤＨ材の形成のためのマグネシウムイオン源および／またはアルミニウムイオン源としてのマグネシウムおよび／またはアルミニウム含有シリケート材の利用は、いくらかの利点をもたらす。
【００６８】
シリケートの少なくとも一部の溶解後の、水へのシリケート材の添加は、シリケート材中に最初から存在する、少なくともいくらかのマグネシウムおよび／またはアルミニウムのイオンを浸出することをもたらす。しかしながら、驚くべきことに、残留する未溶解のシリケート材は、インシチュでＬＤＨ材の形成または沈殿を容易にするために、核形成サイトを供され、それによって水中で形成されたＬＤＨの生成を向上することができる。
【００６９】
未溶解シリケート材はまた、インシチュで形成されたＬＤＨの密度および／または凝集粒径を増大させ、それにより水中でのＬＤＨの沈殿および／または脱水または物理的な分離および回収をアシストする作用物質として機能する。
【００７０】
本態様のプロセスによって示されるもう一つの利点は、未溶解のシリケート材がまた、水中で更なる（または付加的な、additional）カチオンまたはアニオンの交換剤として機能し得ることである。ＬＤＨ材の添加によって、未溶解のシリケート材が、水中で溶解するイオン種の吸着対として機能に貢献し得ることを示している。
【００７１】
上述されるシリケート材はまた、限定されないが、アタパルジャイト、クリノプチロライト、セピオライト、タルク、バーミキュライト、岩石の形体におけるミネラルの凝集体または会合体（例えば、粉砕花崗岩（ground granite）、緑石（greenstone）または蛇紋岩（serpentinite））、表土（overburden）、土壌（soils）、例えば、アルミナ精錬（赤泥、red mud）または石炭燃焼（フライ・アッシュ、fly ash）からの堆積物または廃棄物の、の１またはそれよりも多い材料を含む。
【００７２】
少なくともいくらかの態様では、工程（ａ）からの未溶解のシリケート材および工程（ｂ）においてインシチュで形成されるＬＤＨは、不溶性のクレー材料（またはクレー材料、もしくはクレーマテリアル、clay material）混合物を形成し、そのクレー材料混合物は、少なくとも１またはそれよりも多くの溶解したカチオン種および／または１またはそれよりも多い溶解アニオン種を包含する（または取り込む、incorporate）。この混合物は、ハイブリッド・クレー混合物とも称される。
【００７３】
一の態様では、マグネシウムおよびアルミニウム含有シリケート材を溶解する工程は、酸性ｐＨ条件下でシリケート材からマグネシウムおよびアルミニウムを浸出させる工程を含んで成る。例えば、シリケート材は、塩酸溶液および／または硫酸溶液などの酸性溶液を導入することによって溶解し得る。出願人らは、アルミニウムおよびマグネシウムの両方を含むシリケート材の酸処理または酸浸出が、シリケート材から水中へのアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンの浸出または放出をもたらし得ることを見出した。したがって、少なくともいくらかの態様では、酸性条件下で溶解工程を実施すると、マグネシウムおよびアルミニウムイオンの水中への浸出をもたらす可能性がある。浸出されたイオンは、Ｍｇ：Ａｌ比を調整し、浸出したマグネシウムおよびアルミニウムイオンをインシチュで形成されたＬＤＨのビルディング・ブロック（または構成要素、もしくは成分、building blocks）として使用するために利用し得る。
【００７４】
別の態様では、マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有シリケート材を溶解する工程は、アルカリ条件下でシリケート材からマグネシウムおよび／またはアルミニウムを浸出させる工程を含んで成る。アルカリ性条件下において、（マグネシウムおよびアルミニウムの両方を含む）シリケート材の溶解工程を実施すると、マグネシウムの溶解が少なくなり、アルミニウムイオンが水中で比較的多く溶解する。少なくともいくらかの態様では、アルカリ条件下で溶解工程を行うことにより、少なくともアルミニウムイオンを水中に浸出させることができ、これはＭｇ：Ａｌ比を調整するために利用することができ、ＬＤＨをインシチュで形成するためのビルディング・ブロックとして浸出したアルミニウムイオンを使用することができる。
【００７５】
さらに、少なくともいくらかの態様では、プロセスの溶解工程の結果として、Ｓｉが水中に浸出することもある。過剰のシリカの浸出は、形成中のＬＤＨ内の中間層アニオン交換部位を潜在的に占める可能性があり、または浸出したアルミニウムイオンと結合してＬＤＨ形成中に他の化合物を形成し得る。いくらかの態様では、このプロセスはまた、シリカの水への浸出を制御することを含んで成る。
【００７６】
少なくともいくらかの態様では、溶解工程は、シリケート材からマグネシウムおよび／またはアルミニウムの少なくとも一部を浸出させるために水中にシリケート材を攪拌することを含む。混ぜること（agitation）は、攪拌（stirring）および／または超音波および／または他の好ましい攪拌手段のような、１またはそれよりも多い方法によって行ってもよい。シリケート材を攪拌するために、一連の攪拌工程を利用し得ることも想定される。シリケート材を攪拌すると、シリケート材から水中へのマグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンの浸出は増加する。
【００７７】
少なくともいくらかの態様では、添加工程は、マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有シリケート材、および追加のシリケート材を含む混合物を添加する工程を含んで成る。１またはそれよりも多いマグネシウムおよび／またはアルミニウム含有シリケート材を所望の割合で慎重に組み合わせることによって、ＬＤＨを形成するために必要な所望の２価から３価の比（Ｍｇ：Ａｌ）を達成し得ることを理解することが重要である。結果として、添加されるべき追加のＭｇまたはＡｌの所要量が低減され、大きな利益をもたらすことができる。
【００７８】
少なくともいくらかの態様では、工程（ｃ）は、混合物を溶液に添加する工程を含み、混合物は、シリケート材、および不飽和の不毛の表土または岩石またはミネラル処理廃棄物もしくはスラグなどの追加材料を含んで成る。
【００７９】
さらなる態様では、反応条件を制御する工程は、インシチュでＬＤＨを形成するために水中に適切なＭｇ：Ａｌ比を達成するために、少なくとも１つのＭｇ含有化合物および／または少なくとも１つのＡｌ含有化合物を添加することを含んで成る。
【００８０】
水に溶解したＭｇまたはＡｌは、溶解したシリケート材に由来する浸出したマグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンを含んで成り得、少なくともいくらかの態様では、本明細書に記載されるプロセスに付される水中に溶解したカチオンの一部を形成するマグネシウムイオンおよび／またはアルミニウムイオンを含んで成り得る。
【００８１】
これは、多くの自然または特に排水が、溶解したマグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンを含む可能性があることを示している。水中に存在するＭｇイオンおよびＡｌイオンは、ＬＤＨ（ＬＤＨの格子構造中の主な金属種としてＭｇおよびＡｌを含む）の形成によって取り込まれる。有利なことに、ＬＤＨはまた、格子間の層間空間（interlayer spaces）に他のイオンを摂取、大部分を固定することができる。したがって、他のイオンも水から除去され、大部分を固定化されることができる。
【００８２】
例えば、前記少なくとも１つのアルミニウム含有化合物は、アルミネート（Ａｌ（ＯＨ）４’またはＡｌＯ２-・２Ｈ２Ｏ）または硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウムまたはアルミニウムを含む有機金属化合物を含んで成り得る。
【００８３】
Ａｌの供給源が必要な場合には、硫酸アルミニウム（例えば、Ａｌ２（ＳＯ４）Ｓ．１８Ｈ２Ｏ）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）のような他の無機化合物、または有機金属化合物（例えば、アルミニウム・アセチルアセトネート Ｃｌ５Ｈ２１ＡｌＯ６）を使用してもよい。好ましくは、これらのＡｌ供給源は、ＬＤＨまたはＨＴ形成のために溶液ｐＨを適切なレベルに上昇させるためにアルカリ性であるが、最終溶液ｐＨまたはこれらの組合せまたは他の化合物がアルカリ性である場合にも使用され得る。
【００８４】
いくらかの態様では、格子中の主な金属種としてＭｇおよびＡｌを含むＬＤＨまたはＨＴが得るために、水中のＡｌ対Ｍｇの比を所望のレベルに調整するように、水に追加のＭｇを添加することが必要である。これは、例えば、水にＭｇＯまたはＭｇ（ＯＨ）２を添加することによって達成し得る。有利なことに、ＭｇＯまたはＭｇ（ＯＨ）２もまた、ＨＴなどのＬＤＨの形成に適する、好ましいｐＨ特性を得ることをアシストする。
【００８５】
ＬＤＨ材は一般にＭｇ２＋およびＡｌ３＋カチオンから主に構成されているが、他の２価および３価の金属カチオン、特にＬＤＨ材において、Ｆｅ２＋およびＦｅ３＋が、Ｍｇ２＋およびＡｌ３＋にそれぞれ適し得る。水溶液が鉱石、濃縮物、または金属成分含有材料または代替冶金プロセスの浸出に由来する態様では、本明細書に記載の方法に従って形成されるＬＤＨ材は、Ｆｅ２＋およびＦｅ３＋を含んで成り得る。したがって、いくらかの態様では、格子中の主な金属種としてＭｇおよびＡｌを含むＬＤＨまたはＨＴを得るために所望のレベルに調整される場合、水溶液中のＡｌとＭｇとの比は、水溶液中のＦｅ（II）およびＦｅ（III）の相対濃度を考慮することが想定される。
【００８６】
いくらかの態様では、天然物または廃水に、少なくとも１つのＭｇ含有化合物または少なくとも１つのＡｌ含有化合物に加えて、追加のアルカリまたは酸中和物質（acid-neutralising material）を添加することが必要または好ましい場合がある。追加のアルカリまたは酸中和物質は、石灰、消石灰、焼成マグネシア、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムまたはナトリウムのようなアルカリまたは酸中和溶質、スラリーまたは固形物材料またはシリケートまたはそれらの混合物の１またはそれよりも多くから選択し得る。このリストは網羅的ではなく、他のアルカリ性または酸中和物質も加えられてもよい。追加のアルカリまたは酸中和物質は、少なくとも１つのＭｇ含有化合物または少なくとも１つのＡｌ含有化合物を自然物または廃水に添加する前に、または少なくとも１つのＭｇ含有化合物または少なくとも１つのＡｌ含有化合物を自然物または廃水に添加すると共に、または少なくとも１つのＭｇ含有化合物または少なくとも１つのＡｌ含有化合物を天然物または廃水に添加した後に、添加されてもよい。
【００８７】
いくらかの態様では、本明細書の他の箇所に記載されているように、酸性水、廃水、スラリーまたは処理水に、種々のアルカリまたは酸中和物質を添加する順番（または指令、order）または順序（または並び、sequence）は、特定の利益をもたらし得る。例えば、添加の順番は、中和プロセスおよび層状複水酸化物（ＬＤＨ）および他のミネラル沈殿物の形成に地球化学的な（geochemical）および／または操作上の利点をもたらし得る。
【００８８】
本明細書の他の箇所に記載されているように、種々のアルカリもしくは酸中和物質の、酸性水、廃水もしくは処理水への添加、または酸性水、廃水もしくはスラリーの、種々のアルカリもしくは酸中和物質への添加のいずれによるかにかかわらず、反応の様々なステージ（または段階、stage）にて、層状複水酸化物（ＬＤＨ）および／または他の不溶性シリケート材および／またはミネラル沈殿物またはスラリー成分を選択的に、部分的または完全に除去すると、有利であると考えられる。
【００８９】
このような例は、残留する溶質または蒸発の一部または全部を除去するために、逆浸透（reverse osmosis）を導入する前に、沈殿物または存在する固形物または凝集物、それらの混合物または共沈物の除去を含む。本明細書の他の箇所に記載されているように、種々のアルカリもしくは酸中和物質の、酸性水、廃水もしくは処理水への添加、または酸性水、廃水もしくは処理水の、種々のアルカリもしくは酸中和物質への添加のいずれによるかにかかわらず、反応の様々なステージにて、層状複水酸化物（ＬＤＨ）および／または他のミネラル沈殿物の除去（例えば、遠心分離）または化学的手段（例えば、凝集剤の添加によって）またはそれらの組合せによって促進または増強されてもよい。
【００９０】
いくらかの態様では、ＬＤＨの形成を誘発するのに十分な程度まで濃度を増加させるために、部分的または全部の蒸発または蒸留などによる、水または他の溶媒または混和性または不混和性溶質の部分的または全体的な除去は、１またはそれよりも多い溶解した、コロイド状または微粒子状の成分またはＭｇおよび／またはＡｌなどの追加の添加成分（例えば、適切なＡｌ対Ｍｇ比を調整するため）の濃度を増加させるために使用され得る。
【００９１】
少なくともいくらかの態様はまた、Ｍｇおよび／もしくはＡｌをほとんどまたは全く含まないか、または他の溶解したカチオンおよび／もしくはアニオンによって多く占められる処理水を含む、水および水流にも関する（例えば、サルフェート土壌、産業プロセスまたは原子力発電所、兵器または研究施設）。すべての水（例えば、処理中の水または廃水）が、ＬＤＨまたはＭｇ−Ａｌ ＨＴのようなＬＤＨの特定タイプまたは同様の組成物の形成に適した主要なイオン化学的構造（chemistry）を有するわけではないことに留意されたい。したがって、ＬＤＨまたはより具体的にはＭｇ−Ａｌ ＨＴの形成のために、この化学反応を調整する必要があり得る。溶液化学の調整には、工程（ａ）で記載したようにシリケート材を添加する工程が含まれ、ＬＤＨのインシチュでの形成を促進するための適切なＭｇ：Ａｌ比を達成するために、Ｍｇおよび／またはＡｌを含む試薬など、１またはそれよりも多い試薬を添加してもよい。
【００９２】
いくらかの態様では、プロセス流のような流れからの水中の溶解したアニオンの少なくとも１つは、少なくとも１つの錯アニオンがインシチュで形成されたＬＤＨの中間層にインターカレートされるような錯アニオンを含んで成り得、１またはそれよりも多い溶解したカチオンが、ＬＤＨ材の結晶構造またはマトリックスに組み込まれる。好ましくは、この方法は、水中のｐＨレベルを制御する工程を含んで成り、それにより錯アニオンのスペシエーションを制御し得る。
【００９３】
インシチュで形成されたＬＤＨまたはこれらのＬＤＨの流れもしくは誘導体（derivatives）に添加されたＬＤＨはまた、１またはそれよりも多いコモディティまたは汚染物質を回収するために使用され得る、ある範囲の化学吸着（chemisorption）または物理吸着（physisorption）反応の基質（substrate）を供し得ることが理解される。
【００９４】
本開示の範囲内において、本明細書に記載されたいずれかの特徴について、本明細書に記載された他の１またはそれよりも多い特徴との任意の組合せで、組合せることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、好ましい態様による方法を適用することによって、水溶液中の１またはそれよりも多い金属コモディティを分離するプロセスの模式的なフローチャートである。
【００９６】
【図２】図２は、大気と平衡状態にあるｐＨ２〜１０のＵ-Ｈ２Ｏ-ＳＯ４-ＣＯ３システムのスペシエーションのグラフ図を表す。
【００９７】
【図３】図３は、本開示の態様に従って、濾過されたクレーおよびゼオライト溶液の攪拌（１〜４時間）および超音波処理＋攪拌（１時間）後の、１Ｍ ＨＣｌおよび１Ｍ ＮａＯＨによって生成されたＡｌ／ＳｉおよびＭｇ／Ａｌのモル比を示す。交差線は、Ａｌ／Ｓｉのモル比が０．５、およびＭｇ／Ａｌのモル比が３であるところをマークしている（本文参照）。
【００９８】
【図４】図４は、セピオライト／白色クリノプチロライト−ハイドロタルサイトのナノハイブリッドのＸ線回折（ＸＲＤ）スペクトルを示す。セピオライトおよびクリノプチロライト前駆体および特徴的なハイドロタルサイト（淡青色）／Ｍｇ-Ａｌ水酸化物（ピンク色）に対応するピークは、〜１３度および２６度、２シータにおけるピークである。
【００９９】
【図５】図５は、本研究で合成された様々なクレー／ゼオライトのナノハイブリッド材料のリン摂取能力を示す。
【０１００】
【図６】図６は、Ｐｔストリップ・ヒーター（strip heater）を用いて、１３５０℃まで加熱されたハイドロタルサイトのサンプルの焼成中に収集された約５００のＸ線回折（ＸＲＤ）トレースの統合されたグレースケールの回折図を示す。
【０１０１】
【図７】図７は、石英の存在下でＰｔストリップ・ヒーターを用いて、１３５０℃まで加熱されたハイドロタルサイトのサンプルの焼成の間に収集された約５００のＸ線回折（ＸＲＤ）トレースの統合されたグレースケールの回折図を示す。
【０１０２】
【図８】図８は、図８は、アモルファスシリカの存在下でＰｔストリップ・ヒーターを用いて、１３５０℃まで加熱されたハイドロタルサイトのサンプルの焼成の間に収集された約５００のＸ線回折（ＸＲＤ）トレースの統合されたグレースケールの回折図を示す。
【０１０３】
【図９】図９は、中間層シリカの存在下でＰｔストリップ・ヒーターを用いて、１３５０℃まで加熱されたハイドロタルサイトのサンプルの焼成中に収集された約５００のＸ線回折（ＸＲＤ）トレースの統合されたグレースケールの回折図を示す。
【０１０４】
【図１０】図１０は、シリカ：ハイドロタルサイト比が１：１の石英の存在下での温度の関数としての他のミネラル相の形成に対するハイドロタルサイトの分解の定量的範囲のグラフ表示である。
【０１０５】
【図１１】図１１は、シリカ：ハイドロタルサイト比が３：１である石英の存在下での温度の関数としての他のミネラル相の形成に対するハイドロタルサイトの分解の定量的範囲のグラフ表示である。および、
【０１０６】
【図１２】図１２は、スピネル粒子およびペリクレース粒子とともに離散的に生じる、明るい（高い原子質量）離散Ｕベアリング粒子（U-bearing grain）を示す焼成ハイドロタルサイトの後方散乱ＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【０１０７】
図１に示すフロー図を参照すると、ウランおよびＲＥＥなどの複数の金属成分を含む鉱石本体を水性浸出溶液に導入して、プレグナント浸出液（pregnant leaching solution）または水性流を得ることができる。ウランなどの金属成分のいくらかは、前述したように、溶液中に、ウラニル・アニオン錯体などの錯アニオンを形成する場合がある。他の金属成分のうちのいくらか、特にＲＥＥのような成分は、典型的には、水溶液中にカチオンを形成し得る。溶解されたアニオンおよびカチオンを含むプレグナント浸出液の液相は、溶解していない固形物から分離され、反応工程に導かれ得る。反応工程は、図２に示すように、ウラニル錯体の種を決定するためにｐＨを制御するような工程を含んでもよい。反応工程は、金属成分（例えば、ウラン）を含む錯アニオンを形成し得る。この反応工程の後に、ＬＤＨ形成工程、またはその代わりにＬＤＨ添加工程、もしくはＬＤＨの添加およびＬＤＨの部分溶解、それにより生じる再形成を誘導するためのｐＨの循環を続けてもよい。
【０１０８】
ＬＤＨ形成工程では、溶液中のＬＤＨ材のインシチュでの形成を促進するために、例えば二価の添加剤であるＭｇＯのような添加剤を、特定の比率でかつ適切なｐＨ（アルカリ性ｐＨ）下で、可溶性アルミネートのような３価の添加剤と組み合わせて添加してもよい。そのようなＬＤＨ形成工程はまた、インシチュで形成されたＬＤＨ材の錯アニオン（例えば、ウラニル錯アニオン）中間層のインターカレーションをもたらす。金属カチオンはまた、インシチュで形成されたＬＤＨ材の金属酸化物層に組み込まれ、それによってＬＤＨの結晶構造またはマトリックスの一部を形成する。そのような金属種の分離は、インシチュで形成されたＬＤＨ材によって提供される異なるイオンに対する異なる摂取メカニズムに基づく。
【０１０９】
前述したように、ＬＤＨ形成工程は、予め形成されたＬＤＨ材が錯アニオン（ウラニル錯アニオン）および金属カチオンを含む溶液に添加され得るＬＤＨ添加工程によって、置換または補完され得る。予め形成されたＬＤＨ材を添加する工程はまた、ＬＤＨ材の錯アニオン（例えば、ウラニル錯アニオン）中間層のインターカレートをもたらす。ＬＤＨ溶解の十分な程度を生じるために必要とされる特定の時間間隔の間、９未満のｐＨおよび低いｐＨ１で、ＬＤＨの一部が最初に溶解され得るように、続いて、インシチュでのＬＤＨ材の再形成を促進するためにｐＨを増加させるように、この工程はまた、ｐＨの制御を含みでもよい。この再形成工程の間、ＲＥＥカチオンなどの他のカチオンを、最初に添加したＬＤＨ中の元の（または元々存在する、もしくはオリジナルの、original）カチオンの代わりに、金属水酸化物層に組み込み得る。このプロセスの間、いくらかのアニオン、特にウラニル・アニオン錯体を含んで成るアニオンも、ＬＤＨ材の中間層に置換され得る。必要に応じて、高周波音（超音波）処理または他の溶媒または試薬の添加を含む、溶解または再形成工程において、他の技術用いることができることに留意されたい。
【０１１０】
ＬＤＨ形成工程またはＬＤＨ添加工程から得られる、インターカレーションされた錯アニオンを含むＬＤＨ材は、沈降、凝集、濾過、サイクロン分離または他の公知の分離方法などのプロセスによって分離され得る。次いで、分離されたＬＤＨ材は、本明細書の前セクションに記載された工程に従って、インターカレートされた錯アニオン（例えば、ウラニル錯アニオン）を回収するための、例えばイオン交換工程のようなさらなるプロセスに付され得る。インターカレートされた金属成分を回収する代替の方法もまた、前のセクションで記載されたプロセス工程に従って、用いることができる。前述したように、回収処理工程は、ウラニル錯アニオンのようなインターカレートされた金属成分の回収に限定されず、ＬＤＨ形成工程においてＬＤＨマトリックスに組み込まれたＲＥＥのような金属カチオンの回収をさらに含み得る。
【０１１１】
本明細書に記載の方法は、金属種を分離する方法として、異なる金属イオン種の異なる摂取メカニズムを利用する。いくらかの態様では、（インシチュで形成されるかまたは溶液に添加される）ＬＤＨの中間層（ウラニル錯アニオンなど）中の少なくとも１つの金属成分をインターカレートし、続いて、さらなる回収工程によってＬＤＨから金属種を回収することによって、所望の分離や回収は達成される。
【実施例】
【０１１２】
（実施例１）
【０１１３】
第一の例示的な態様（実施例１）では、このプロセスはウラン含有鉱石の処理に利用することができる。ウランを含む鉱石では、ウランに加えて様々な元素が存在するのが一般的である。他の元素は、Ａｓ、Ｓｅ、Ｃｕおよび希土類元素（Ｌａ−Ｌｕ＋Ｓｃ＋Ｙを含んで成るＲＥＥ−Ｌｎ３＋）などの元素を含み得る。本発明者は、ＲＥＥが＋３の酸化状態のＬｎ３＋カチオンとして主に存在することを見出した。セリウムは＋３および＋４の酸化状態で存在する。ユーロピウムは＋２および＋３の酸化状態で存在する。例示的なプロセスでは、ウラン鉱石の浸出に由来するウラン含有溶液をＬＤＨ材と接触させた。
【０１１４】
ウラニル錯アニオンのインターカレーションが達成される２つの異なる方法がある。第一の可能な方法では、ウラニル錯アニオンは、溶液に添加されたＬＤＨ材の中間層に容易にインターカレートするであろう。しかしながら、このような方法を利用しても、ウランに添加されたＬＤＨ材のマトリックスまたは結晶構造に、ＲＥＥは取り込まれない。
【０１１５】
より好ましい方法では、ウラン含有溶液に添加されたＬＤＨ材を、溶液のｐＨを３未満に低下させることによって、ウラン含有溶液に溶解させた。ｐＨレベルを低下させると、ＬＤＨ材の溶解をもたらし、それによって（ＬＤＨ材の金属酸化物層を形成する）二価および三価のカチオンの溶液中への放出をもたらす。ＬＤＨ材を溶解した後、溶液中でアルカリ性反応条件を供するようにｐＨを増加させた。アルカリ性条件を供することにより、溶液中のＬＤＨ材の沈殿の結果として、ＬＤＨ材の再形成がもたらされた。ＬＤＨ材の再形成の間、（初期溶解工程の結果として）溶液中に溶解した二価および三価のカチオンは、再形成されたＬＤＨ材の金属酸化物層を形成するために沈殿させた。再形成工程の間に、少なくともいくらかのＲＥＥカチオンも、再形成されたＬＤＨ材の結晶構造に組み込まれた。アニオン性ウラニル錯体もまた、再形成されたＬＤＨ材の中間層にインターカレートされた。重要なことに、ＬＤＨの主金属水酸化物層中の金属の二価〜三価の比が、典型的には２：１〜４：１の間で変化し得るので、この比の変化は、安定したＬＤＨの形成を可能にする溶液から他のカチオンの摂取に起因して、再形成されたＬＤＨ中に生じ得る。
【０１１６】
プロセスの経過中、ＲＥＥは、最初に添加されたＬＤＨ材中に存在するＡｌおよびＦｅのような他の＋３カチオンの代わりに、再形成されたＬＤＨ材の主金属水酸化物層に強く分配されることが示された。ＲＥＥカチオンとは異なり、ウラニル・イオン（ウランは溶液中でＵＯ２２＋オキシ・カチオンとして存在することが知られている）は、一般にＬＤＨ材の金属水酸化物層中に存在する、Ｍｇ２＋アルカリ土類金属および遷移金属のような＋２カチオンを置換するには大きすぎると考えられる。図２に示すように、低ｐＨ条件下では、特にＵＯ２２＋-ＳＯ４（例えば、ＵＯ２（ＳＯ４）３４-）のような、アニオン性ウラニル錯体が形成される。中〜高ｐＨ下では、ＵＯ２２＋-ＣＯ３２−アニオン錯体（例えば、ＵＯ２（ＣＯ３）２２−、ＵＯ２（ＣＯ３）３４−、ＣａＵＯ２（ＣＯ３）３２−）が優勢であり得る。アニオン錯体としてのＵＯ２２＋のスペシエーションが与えられると、これらのウラニル・アニオン錯体は優先的にＬＤＨのアニオン中間層に分配される。結果として、実施例１のプロセスは、以下の利点を供する。
・価値のあるＲＥＥは、ＬＤＨの金属水酸化物層内に含まれている。
・価値のあるＵは、ＬＤＨ中間層内にアニオン錯体として含まれている。これら２つの価値のあるコモディティであるＵおよびＲＥＥを、最初の解決策に拘束される方法において、お互いに分離するだけでなく、さもなければＵまたはＲＥＥの回収工程に干渉し得る、いくらかの汚染物質、塩またはイオンなどを含む他の成分からも分離することは、後の分離、回収および精製に非常に有益である。
・３０％のＵおよび０〜５０％のＲＥＥの過剰分（典型的には、これらの元素の典型的な鉱石グレードの１００〜３００倍）を典型的に含み得る固形物ＬＤＨが生成され、価値のあるコモディティの実質的な富化を可能にする。
・Ｎａ＋、Ｃｌ-およびＳＯ４２-などの潜在的に問題のあるイオンまたは他の添加剤をミネラル処理流から効果的に分離する（より簡単な処理、さらに富化または回収するための可能性を有する）。
・ミネラル処理または他の状況での再利用、または追加処理なしでの（または最小限の）処理が可能な、よりクリーンな廃水（effluent）を産出する。
【０１１７】
上記に加えて、ＲＥＥからＵの異なる分割または分離が与えられると、上述したように、達成されたコモディティの分離に基づいて価値のあるコモディティを回収するためにいくらかの方法を利用し得る。１またはそれよりも多いコモディティの回収は、以下の１またはそれよりも多いさらなる工程によって効果的に実行し得る。
・ＯＨ−アニオンによるＵＯ２２＋-ＳＯ４錯体を置換するための強アルカリを添加すること、またはより少ない荷電である、または中性のＵＯ２錯体がＬＤＨ中間層から置き換えられるようにｐＨを低下させること。
・ＵＯ２−錯体を置換し、また新しいＮＴＡ、ＥＤＴＡ錯体を形成するために、他の錯化配位子（complexing ligands）または他のアニオン（例えば、ＮＴＡ、ＥＤＴＡ）をＬＤＨに添加する。
・ウラン沈殿を誘発するために、フォスフェイト、バナジウム酸塩または無機または有機過酸化物、またはそれらの組合せなどの他の化学剤を添加すること。
・従来の手段での酸の添加および成分の回収によって、Ｕ−、ＲＥＥ−金属含有ＬＤＨを部分的にまたは完全に溶解すること。
・還元剤、無酸素またはガス（例えばＣＯ）を添加することでウラニル錯体（Ｕ＋６酸化状態）をＵ（Ｕ＋４酸化状態）に還元して、例えばＵＯ２として、電荷に基づいてカーボネートによるウラン錯化を除去し、＋４の酸化状態でのＵの回収を可能にする。そのような回収方法は、必要に応じて他の物理化学的方法適用または還元されたＵを回収するためのＬＤＨの物理的（例えば、超音波処理）またはさもなければ、他の化学的（溶媒に基づく）層間剥離を含み得る。
・典型的には１００〜１２００℃の範囲の加熱により、スピネルまたはペリクラーゼなどの不連続または密接に結びついた（associated）ミネラル相の形成をもたらすＬＤＨの層崩壊および再結晶化が生じるような、焼成（calcination）を含み得る他の分離方法。これらの相は、これらの化学的性質および結晶構造により、価値のある元素のうちの１つを収めることができ、または焼成から形成されたミネラル相の異なる物理化学的特性を考慮して特定元素の回収の機会を高めることを供し得る。
【０１１８】
本明細書に記載の安定化の方法は、ウラン含有材料または超ウラニウムまたは娘核種（daughter radionuclide）を含む廃棄物の封じ込めを役に立つように原子力または兵器産業における用途も見出すことができる。
（実施例２）
【０１１９】
第２の例示的な態様（実施例２）では、プロセスは、ウラン含有鉱石の処理のために利用することができ、ＬＤＨは、ウラン含有鉱石を含むミネラル処理または冶金流内で、インシチュで形成することができる。ウラン鉱石含有流を、典型的には、ＭｇおよびＡｌ含有化合物の一方または両方を用いて流入させて、ハイドロタルサイトのようなＬＤＨの沈殿をもたらす流れ中のＭｇ／Ａｌの所望の比を達成した。実施例１で示したように、ウラン含有鉱石は、重金属、メタロイドおよび／またはＲＥＥを含むウランに加えて存在する様々な他の元素を含む。インシチュでＬＤＨ材を形成することによって、酸化状態であるＬｎ３＋カチオンならびに／またはＣｅ３＋およびＣｅ４＋および／またはＥｕ２＋もしくはＥｕ３＋などのカチオンの摂取がもたらされる。インシチュでのＬＤＨの形成はまた、ＲＥＥカチオンがＬＤＨの主金属水酸化物層に強く分配されることを示す。前述したように、ウラニルは、ウラニル（ＵＯ２２＋）カチオンとして一般的に知られるオキシ・カチオンとして存在するので、ウラニル・イオンは、Ｍｇ２＋のような＋２カチオンをＬＤＨに置換するには大きすぎる。アルカリ土類金属および遷移金属は、一般にＬＤＨの金属水酸化物層中に存在する。ここでもまた、低ｐＨ条件下では、アニオン性ウラニル錯体、特に、ＵＯ２２＋-ＳＯ４錯体（例えば、ＵＯ２（ＳＯ４）３４−）が形成される。中〜高ｐＨ下では、ＵＯ２２＋-ＣＯ３２−アニオン錯体（例えば、ＵＯ２（ＣＯ３）２２−、ＵＯ２（ＣＯ３）３４−、ＣａＵＯ２（ＣＯ３）３２−）が優勢であり得る。アニオン錯体としてのＵＯ２２＋のスペシエーションが与えられると、これらのウラニル・アニオン錯体は、インシチュで形成されたＬＤＨのアニオン中間層に選択的に分配される。実施例２に記載の方法はまた、上述で要約した実施例１の方法の１またはそれよりも多い、いくらかの利点を供する。価値のあるコモディティは、実施例１に列挙された、１またはそれよりも多いさらなる回収工程によって回収され得る。
（実施例３）
【０１２０】
第３の例示的な態様（実施例３）では、プロセスは、ウラン含有鉱石の処理のために利用することができ、ＬＤＨは、ウラン含有鉱石を含むアルカリ・ミネラル処理または冶金流内で、インシチュで形成することができる。
【０１２１】
流れ中のＭｇ／Ａｌの所望の比を達成するために、典型的にはＭｇおよびＡｌ含有化合物の一方を用いて、ウラン鉱石含有流を流して、ハイドロタルサイトのようなＬＤＨを沈殿させた。アルカリ性ミネラル処理または冶金流の既存のアルカリ性条件（少なくとも７より大きく、好ましくは８大きい）により、所望のＭｇ／Ａｌ比が達成されたときにＬＤＨのインシチュ形成が好ましい。実施例１で説明したように、ウラン含有鉱石は、重金属、メタロイドおよび／またはＲＥＥを含むウランに加えて、存在する様々な他の元素を含む。インシチュでＬＤＨ材を形成することによって、酸化状態であるＬｎ３＋カチオンならびに／またはＣｅ３＋およびＣｅ４＋および／またはＥｕ２＋もしくはＥｕ３＋などのカチオンおよびオキソ金属アニオンまたはオキシアニオンを含む一連のアニオンが取り込まれる。実験的試験では、Ａｌ含有化合物は、ＬＤＨの形成に利用されるよりもむしろＭｇＣＯ３のようなＭｇカーボネート化合物としてのＭｇの沈殿を防止するために、好ましくは最初に、またはＭｇ含有化合物と同時の添加が好ましいことが実証されている。
【０１２２】
インシチュでのＬＤＨの形成はまた、ＲＥＥカチオンがＬＤＨの主金属水酸化物層に強く分配されることを示す。前述したように、ウラニルは、ウラニル（ＵＯ２２＋）カチオンとして一般的に知られるオキシ・カチオンとして存在するので、ウラニル・イオンは、Ｍｇ２＋のような＋２カチオンをＬＤＨに置換するには大きすぎる。アルカリ土類金属および遷移金属は、一般にＬＤＨの金属水酸化物層中に存在する。やはり、流れのアルカリ性条件下で、アニオン性ウラニル錯体が形成される。流れの中〜高ｐＨ条件下では、ＵＯ２２＋-ＣＯ３２−アニオン錯体（例えば、ＵＯ２（ＣＯ３）２２−、ＵＯ２（ＣＯ３）３４−、ＣａＵＯ２（ＣＯ３）３２−）が優勢であり得る。アニオン錯体としてのＵＯ２２＋のスペシエーションが与えられると、これらのウラニル・アニオン錯体は、インシチュで形成されたＬＤＨのアニオン中間層に選択的に分配される。
【０１２３】
実施例３の反応条件下では、上述したように、カーボネート錯体のみが優勢であり、いくらかのＲＥＥ、特に、中位（ＭＲＥＥ）〜重いＲＥＥ（ＨＲＥＥ）は、カーボネート配位子によるＭＲＥＥとＨＲＥＥの既知の優先錯体形成により、溶液中に優先的に保持され得ることを理解することが重要である。アルカリ性条件下でのこの優先的なスペシエーションは、ＭＲＥＥおよびＨＲＥＥが、しばしばそれらの存在量（abundance）が低いため、ＲＥＥの最も価値のある成分と一般に考えられるので、有利に使用し得る。
【０１２４】
別の例示的な態様では、溶液と、層状複水酸化物（ＬＤＨ）材を形成するための１またはそれよりも多い添加剤とを接触させる工程は、水溶液中にマグネシウムおよびアルミニウム含有シリケート材を添加し、シリケート材の少なくとも一部を溶液中に溶解させ、それによって、マグネシウムおよび／またはアルミニウムの少なくとも一部をシリケート材から水中に浸出させ、またインシチュで層状複水酸化物（ＬＤＨ）を形成するための溶液中の適切なＭｇ：Ａｌ比を達成するための反応条件を制御することによって実施された。
【０１２５】
主にＭｇ−ＡｌまたはＡｌ−含有アルミノシリケート・クレー（バーミキュライト、アタパルジャイト、セピオライト、タルクカオリナイト）およびゼオライト（白色およびピンク・クリノプチロライト）は、工業および商業的供給源から調達された。これらのクレーおよびゼオライトは、超音波処理の使用によって増強された酸およびアルカリ溶解実験の間、原材料、主にＡｌおよびＭｇの供給源として用いられた。
【０１２６】
酸およびアルカリの両方におけるアルミノシリケートの初期バッチ分解反応および超音波処理を含む攪拌の追加使用が完了した。攪拌（１〜４時間）または超音波＋攪拌（１時間）を組み合わせて、酸またはアルカリによる溶解の程度を定量するためのＩＣＰ分析の結果を表１および図３に示す。これらの結果は、ハイドロタルサイト合成のために必要とされる、実質的なＭｇおよびＡｌの放出（好ましくは＞３：１のＭｇ／Ａｌモル比）は、酸抽出の間にクレーまたはゼオライトから達成することができる。さらに、セピオライトのようないくらかのクレー（表１）は、ＭｇおよびＡｌの高濃度および高いＭｇ／Ａｌモル比の両方を生じた。酸性条件下では、すべてのクレーおよびゼオライトは、固形物よりも溶質中の方が、Ｍｇ／ＡｌおよびＡｌ／Ｓｉ比が高く、不十分な溶解を示した。対照的に、アルカリ条件下では、二次沈殿反応によって不十分な溶解が不明瞭になった。
【０１２７】
表１は、クレーおよびゼオライト懸濁液の攪拌（１〜４時間）および超音波処理＋攪拌（１時間）後の１Ｍ ＨＣＬまたは１Ｍ ＮａＯＨの温浸（または蒸解、digestion）によって生成されたフィルター処理溶液の地球化学（geochemistry）を示す。
【表１】
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2018517840.tif 000004
【０１２８】
重要なことに、ＭｇおよびＡｌの溶解は、単独の攪拌に対して、超音波処理＋撹拌の組合せを用いて実質的に増強される。酸消化の間、クレーまたはゼオライトの化学的性質および純度に依存して、実質的なＳｉならびにＦｅおよびＣａのような他の元素もまた放出され得る。これは、過剰なシリカが、形成中にＬＤＨまたはＨＴ内の中間層アニオン交換部位を潜在的に占め得るか、またはＬＤＨまたはＨＴの合成の間に他の化合物を形成するようにＡｌと結合し得る。特に、図３に示すように、Ａｌ／Ｓｌモル比は＜０．５であることが好ましい。さらに、Ｆｅが多量に存在すると、ＬＤＨまたはＨＴ構造におけるＭｇおよびＡｌの一方または両方の置換をもたらすことがある。Ｆｅが十分な量で存在する場合、これは不安定な緑色の錆の形成に影響を及ぼし得る。
【０１２９】
予測される通り、攪拌または超音波＋撹拌のいずれかを用いたアルカリ溶解は、Ａｌの溶解よりもＳｉの溶解を増強した実質的に異なる溶液組成をもたらし、一方、ブルクサイト−Ｍｇ（ＯＨ）２として沈殿する可能性が高いＭｇは少ない溶解であった。余剰のシリカは、上記のＬＤＨまたはＨＴの形成において、一般的に好ましくないが、ＬＤＨまたはＨＴの核形成のための基質としての溶解後に、残留するクレーまたはゼオライトを使用する可能性がある。
【０１３０】
高いＳｉが存在する場合、これはＬＤＨまたはＨＴ構造のアニオン性中間層の少なくとも一部を占めることがある。本明細書の他の箇所に記載されているように、この特性は、別の高温相を形成するために焼成が必要な場合に利用し得る。
【０１３１】
ＨＣｌの代わりにＨ２ＳＯ４を用いてクレー溶解実験を行い、（もしあれば）異なる酸を使用する効果を調べた。これらの結果は表２に示されており、より低いＡｌ／Ｓｉ比をもたらすＨ２ＳＯ４の存在下で比較的に少量溶解したＳｉが生成されることを示している。上述した概要のように、これはクレーまたはゼオライトの溶解によって製造された溶液からのＬＤＨまたはＨＴの合成において重要であると考えられる。加えて、Ｍｇ／Ａｌ比は、ＨＣｌの代わりにＨ２ＳＯ４を使用して、一般的に増加した。
【０１３２】
表２は、クレーおよびゼオライト懸濁液の超音波処理＋撹拌（１時間）を用いて、１Ｍ Ｈ２ＳＯ４および１Ｍ ＨＣｌの温浸によって生成された溶液中のＡｌ、ＳｉおよびＭｇおよびＭｇ／ＡｌおよびＡｌ／Ｓｉ濃度の比を示す。
【表２】
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【０１３３】
ＨＣｌの代わりにＨ２ＳＯ４を用いる上記溶出実験および補足実験に基づいて、様々なクレーおよびゼオライトを用いて、ナノハイブリッド材料の合成を試みた。加えて、アルミネートはまた、追加のＡｌの供給源および中和剤の両方として用いられた。産生されたナノハイブリッド材料のリスト、およびそれらのＰ摂取能力を表３に示す。
【０１３４】
表３は、本研究で合成された様々なクレー／ゼオライトのナノハイブリッド材料のリン摂取能力を示す。
【表３】
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【０１３５】
残留クレーまたはゼオライト固形物が存在する場合と存在しない場合の両方の溶液の混合比は、式：
ｖ１／ｖ２＝（ｒ［Ｍｇ］２−［Ａｌ］２）／（［Ａｌ］１−ｒ［Ｍｇ］１）
を用いて決定される。ｖ１およびｖ２は、最終溶液（本ケースでは３）で必要とされるＭｇ；Ａｌ比であるｒを与えるのに必要な２つのクレーまたはゼオライト溶液の体積比であり、また［Ｍｇ］１、［Ｍｇ］２および［Ａｌ］１および［Ａｌ］２は、それぞれ溶液１および２中のＭｇおよびＡｌの濃度である。アルミネートが添加された場合、３の対象となるＭｇ／Ａｌモル比が計算された。
【０１３６】
ハイドロタルサイトの核生成および沈殿のためのスカフォールド（または骨格、scaffold）として作用する残留クレーまたはゼオライト・ミネラルに加えて、ハイドロタルサイトの存在が示されたナノハイブリッド材料の鉱物学的（ＸＲＤ）分析を、図４に示した。
【０１３７】
本明細書に示された実施例の意義は、元のクレーまたはゼオライト基質にグラフトされたＨＴの形成においてＬＤＨを含むナノハイブリッドを産出するために、市販のクレーに含まれる元素を利用する、新規な調製方法を用いて、新しい種類の材料が合成されたことである。この選鉱（beneficiation）プロセスは、図５に示すように、達成された高濃度のＰ摂取（リン酸として）によって実証されるように、商業的に採掘されたクレーおよびゼオライトに重要な有用性および価値を添加する。高濃度のＰ摂取は、他の単一のアニオンまたは錯アニオン（例えば、ウラニル・カーボネート錯体）が、これらの材料を用いて溶液から除去し得ることを実証している。
（実施例４）
【０１３８】
ハイドロタルサイトの４つのサンプルを、Ｐｔストリップ・ヒーターで１３５０℃までサンプルを加熱することによって焼成した。図６〜７は、ハイドロタルサイトのサンプルが、焼成のみ、または結晶質シリカ（石英）、非晶質シリカ、および中間層シリカの存在下での焼成を受けるときの分解、ならびに温度の上昇に伴うスピネル（Ａｌシリケート）相およびペリクレース（Ｍｇシリケート）相の進行形成を示す。
【０１３９】
図６は、ハイドロタルサイトが、３３０〜３５０℃の間で無水（または脱水された、dehydrated）ハイドロタルサイト形態に分解することを示す。ペリクレース相は、約４５０℃〜５５０℃の間で形成し始め、スピネル形成は約８５０℃で形成される。
【０１４０】
図７は、石英の存在下でのハイドロタルサイトが、３１０〜３５５℃の間で無水ハイドロタルサイト形態に分解することを示す。石英のアルファ相からベータ相への変換は、約５５０℃で形成すると示されている。つまり、ペリクレース相が約７５０〜８００℃の間で形成し始め、スピネルは約１２００℃で形成される。フォルステライトは、石英の消滅に対応して約１３００℃で形成される。
【０１４１】
図８は、非晶質シリカの存在下でのハイドロタルサイトが、３７５〜４２５℃の間の無水ハイドロタルサイト形態に分解することを示す。ペリクレース相は約８００〜８５０℃の間で形成し始め、スピネルは約１１００℃で形成される。フォルステライトは約１２１０℃で生成する。
【０１４２】
図９は、層間シリカの存在下でのハイドロタルサイトが、３１０〜３４０℃の間の無水ハイドロタルサイト形態に分解することを示す。ペリクレース相はスピネルと約４００℃からスピネルとフォルステライトが形成する４９５℃近傍の間で形成し始める。
【０１４３】
異なる石英に対する石英の存在下における、温度の関数としてのハイドロタルサイトの分解および他のミネラル形成の定量的範囲、つまりハイドロタルサイト比を、Ｐｔストリップ・ヒーターで１３５０℃までサンプルを加熱することによって調べた。図１０は、石英を有するハイドロタルサイト（ハイドロタルサイト比は１：１）の分解を示しており、図１１は石英を有するハイドロタルサイト（ハイドロタルサイト比は３：１）の分解を示している。
【０１４４】
ハイドロタルサイトの焼成は、スピネルおよびペリクレースのミネラル形成ならびに元素セグリゲーション（または偏析、もしくは分離、segregation）をもたらす。明るい（高原子質量の）離散Ｕベアリング粒子の後方散乱ＳＥＭ画像を図１２に示す。これは、焼成中にＵおよび他のいくらかの元素が離散相に移動することを示している。
【０１４５】
ミネラル／元素のセグリゲーションを考慮して、焼成ハイドロタルサイトを選択的に浸出してＵを除去するか、または代替的には、焼成ハイドロタルサイトを粉砕し、浮選もしくは重質ミネラル分離技術を用いてＵを除去し回収することができる。
（実施例５）
【０１４６】
ハイドロタルサイトを形成するのに用いる周囲雰囲気のタイプは、ハイドロタルサイトにおけるＵおよびＲＥＥの元素摂取、ならびに焼成後のミネラル・セグリゲーションにも影響を及ぼす。表４には、ハイドロタルサイトが不活性（例えば、窒素（Ｎ２））雰囲気下または還元（例えば二酸化炭素（ＣＯ２））雰囲気下で形成された場合の元素摂取の例が示されている。
【表４】
2018517840.tif 000007
（実施例６）
【０１４７】
下表５は、Ｆｅ（II）／Ｆｅ（III）ＬＤＨ材の形成によって、ウランおよび２つの希土類元素（ランタニドおよびイットリウム）を含む合成ラフィネートからのＵの選択的分離を示す。合成ラフィネート中のＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｕ、ＬａおよびＹの濃度を表５の第２列に示す。Ｆｅ（II）／Ｆｅ（III）ＬＤＨ材の形成後の溶液中に残存するＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｕ、ＬａおよびＹの濃度を表５の第３列に示す。
【０１４８】
Ｆｅ（II）／Ｆｅ（III）ＬＤＨ材の形成を引き起こすように、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏの形成における追加のＭｇ（II）を添加して、Ｍ２＋：Ｍ３＋カチオン比を約２．５に調整した。こうして形成された沈殿物は、混合されたＦｅ原子価を含むＦｅ（II）／Ｆｅ（III）ＬＤＨ材の特徴である青緑色であった。
【０１４９】
Ｆｅ（II）／Ｆｅ（III）ＬＤＨ材の形成は、合成ラフィネートからのウラン、ランタニドおよびイットリウムの実質的に全ての摂取をもたらす。
【表５】
2018517840.tif 000008
【０１５０】
本明細書および特許請求の範囲において（もしあれば）、「含んで成る（comprising、およびcomprises、compriseを含むその派生語）」は、各々の記載された整数を含み、１またはそれよりも多いさらなる整数の包含を除外するものではない。
【０１５１】
本明細書を通して、「一態様（one embodiment）」または「態様（an embodiment）」は、その態様に関連して記載された、特定の特徴、構造または特性が少なくとも１つの態様に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して、様々な箇所で「一の態様では（in one embodiment）」または「態様で（in an embodiment）」という表現の使用は、必ずしもすべてが同じ態様を参照しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１またはそれよりも多い組合せで、いずれの適切な方法で組合せてもよい。
【０１５２】
本明細書に記載された方法は、態様が実施される好ましい形態を含むので、態様は図示または記載された特定の特徴に限定されないと解されるべきである。したがって、態様は
いずれの形式において特許請求の範囲に含まれ、または添付される特許請求の範囲の適切な範囲内における変更（もしあれば）は、当業者によって適切に解される。
【図１】
2018517840.tif 000009
【図２】
2018517840.tif 000010
【図３】
2018517840.tif 000011
【図４】
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【図５】
2018517840.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018517840.tif 000017
【図１０】
2018517840.tif 000018
【図１１】
2018517840.tif 000019
【図１２】
2018517840.tif 000020
【国際調査報告】
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