JP7499600B2 - How to recover rare metals - Google Patents
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Description
本発明は、レアメタル回収方法に関する。より具体的には、レアメタルの一種であるScの回収方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering rare metals, and more specifically, to a method for recovering Sc, which is a type of rare metal.
チタンはクロール法によりチタン鉱石から精製される。このクロール法では、チタン鉱石とコークスが流動床反応炉に投入され、塩素ガスが流動床反応炉の下部から吹入される。その結果、気体状の四塩化チタンが生成され、これを回収してマグネシウム等で還元し、最終的にはスポンジチタンが生成される。こうした一連の反応を通して、副生成物として、塩化残渣が生じる。塩化残渣には、なおも有用な物質が含まれており、これらの有用な物質を回収するための様々な試みが行われている。 Titanium is produced from titanium ore by the Kroll process. In this process, titanium ore and coke are fed into a fluidized bed reactor, and chlorine gas is blown into the reactor from the bottom. This results in the production of gaseous titanium tetrachloride, which is recovered and reduced with magnesium or other substances, ultimately producing titanium sponge. This series of reactions produces a by-product, a chlorination residue, which still contains useful materials, and various attempts are being made to recover these useful materials.
特許文献1では、塩化残渣から酸化チタン及び/又はコークスを回収する方法が開示されている。また、特許文献1では、塩化残渣に対して分級を行うこと、そして、分級の手段として液体サイクロン、及び湿式篩を開示している。特許文献2では、塩化残渣からScを回収する方法を開示しており、その際に、前記塩化残渣を分級することを開示している。 Patent Document 1 discloses a method for recovering titanium oxide and/or coke from chlorination residue. Patent Document 1 also discloses classification of the chlorination residue, and uses a liquid cyclone and a wet sieve as classification means. Patent Document 2 discloses a method for recovering Sc from chlorination residue, and discloses that the chlorination residue is classified during the process.
Scを回収する際に、様々な処理が行われる。前記処理の例として、分級、浸出、固液分離、溶媒抽出等が挙げられる。Scを回収するためのフローは多種多様であるが、いくつかのフローは、ろ過工程を含む。生産効率の観点から、ろ過処理をスムーズに実施することが望まれる。しかし、あるロットの塩化残渣に由来する物質は、スムーズにろ過ができるが、一方で、別のロットの塩化残渣に由来する物質は、スムーズにろ過できなかった。具体的には、ろ過速度が低くなることがあった。 When recovering Sc, various processes are carried out. Examples of such processes include classification, leaching, solid-liquid separation, and solvent extraction. There are many different flows for recovering Sc, and some of them include a filtration process. From the viewpoint of production efficiency, it is desirable to carry out the filtration process smoothly. However, while substances derived from chlorination residues of one lot can be filtered smoothly, substances derived from chlorination residues of another lot cannot be filtered smoothly. Specifically, the filtration speed was sometimes slow.
こうしたろ過の遅延は、生産性の低下をもたらす。そこで、本発明は、スムーズなろ過処理を実現するための方法を提供することを目的とする。 Such delays in filtration result in reduced productivity. Therefore, the present invention aims to provide a method for achieving smooth filtration processing.
本発明者が鋭意検討したところ、スムーズにろ過できる物質と、スムーズにろ過できない物質との違いを見出した。より具体的には、スムーズにろ過できないスラリーでは、Zrが多く含まれていることを見出した。そこで、ろ過前に、スラリー中のZr濃度を低下させたところ、ろ過速度が向上した。 After extensive research, the inventors discovered a difference between substances that can be filtered smoothly and those that cannot. More specifically, they discovered that slurries that cannot be filtered smoothly contain a large amount of Zr. Therefore, when the Zr concentration in the slurry was reduced before filtration, the filtration speed improved.
本発明は、上記知見に基づいて完成され、一側面において、以下の発明を包含する。
(発明1)
Scを回収する方法であって、前記方法は、
塩化残渣を提供する工程と、
ろ過する工程と、
を含み、
前記ろ過する工程の対象は、懸濁液又はスラリーであり、
前記懸濁液又はスラリーは、前記塩化残渣に由来し、ScとZrとを含み、且つpHが3.5以下であり、
前記ろ過する工程が、前記懸濁液又はスラリー中のZr濃度を低下させた状態でろ過することを含む、
方法。
(発明2)
発明1の方法であって、前記Zr濃度を低下させた状態でろ過をすることが、Zr濃度を50mg/L以下に低下させた状態でろ過することを含む、方法。
(発明3)
発明1又は2の方法で、前記方法は、
ろ過工程の前に、前記懸濁液又はスラリー中のZrを凝集剤で凝集させる工程を含み、
前記凝集剤が、硫酸又はこれらの塩である、
方法。
(発明4)
発明3に記載の方法であって、
前記懸濁液又はスラリーは、Ti及びThのうち少なくとも1種を更に含み、
前記凝集剤で凝集させる工程が、Ti及びThのうち少なくとも1種を凝集させることを含む、
方法。
(発明5)
発明1~4のいずれか1項の方法であって、前記塩化残渣は、チタン鉱石から四塩化チタンを製造する際に生じる、方法。
The present invention has been completed based on the above findings, and in one aspect includes the following invention.
(Invention 1)
1. A method for recovering Sc, comprising:
providing a chloride residue;
A filtering step;
Including,
The subject of the filtering step is a suspension or a slurry,
The suspension or slurry is derived from the chlorination residue, contains Sc and Zr, and has a pH of 3.5 or less;
The filtering step includes filtering in a state in which the Zr concentration in the suspension or slurry is reduced.
Method.
(Invention 2)
The method according to claim 1, wherein filtering in a state in which the Zr concentration is reduced includes filtering in a state in which the Zr concentration is reduced to 50 mg/L or less.
(Invention 3)
In the method according to the first or second aspect of the present invention, the method further comprises:
Prior to the filtration step, the method includes a step of flocculating Zr in the suspension or slurry with a flocculant;
The flocculant is sulfuric acid or a salt thereof;
Method.
(Invention 4)
A method according to claim 3, comprising the steps of:
The suspension or slurry further comprises at least one of Ti and Th;
The step of aggregating with the aggregating agent includes aggregating at least one of Ti and Th.
Method.
(Invention 5)
5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the chlorination residue is generated during the production of titanium tetrachloride from titanium ore.
一側面において、本発明の方法は、懸濁液又はスラリー中のZr濃度を低下させた状態でろ過することを含む。これにより、ろ過速度が向上する。 In one aspect, the method of the present invention includes filtering the suspension or slurry at a reduced Zr concentration, thereby increasing the filtration rate.
以下、本発明を実施するための具体的な実施形態について説明する。以下の説明は、本発明の理解を促進するためのものである。即ち、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。 Specific embodiments for carrying out the present invention will be described below. The following description is intended to facilitate understanding of the present invention. In other words, it is not intended to limit the scope of the present invention.
1.概要
一実施形態において、本発明は、Scの回収方法に関する。前記方法は、少なくとも以下の工程を含む。
・塩化残渣を提供する工程
・ろ過する工程
1. Overview In one embodiment, the present invention relates to a method for recovering Sc, the method comprising at least the following steps:
A step of providing a chloride residue A step of filtering
上記方法において、ろ過する工程の対象は、懸濁液又はスラリーである。そして、前記懸濁液又はスラリーは、塩化残渣に由来する。更には、懸濁液又はスラリーは、ScとZrとを含む。そして、懸濁液又はスラリーのpHは、3.5以下である。 In the above method, the subject of the filtering step is a suspension or a slurry. The suspension or slurry is derived from chloride residue. The suspension or slurry further contains Sc and Zr. The pH of the suspension or slurry is 3.5 or less.
上記方法において、ろ過する工程は、懸濁液又はスラリー中のZr濃度を低下させた状態でろ過することを含む。 In the above method, the filtering step includes filtering in a state where the Zr concentration in the suspension or slurry is reduced.
以下では、各工程について詳述する。 Each step is explained in detail below.
2.塩化残渣を提供する工程
2-1.塩化残渣の由来
塩化残渣は、チタン鉱石から四塩化チタンを製造する際に生じる物に由来する物であってもよい。
2. Providing a chloride residue
2-1. Origin of chlorinated residue The chlorinated residue may be derived from a substance generated during the production of titanium tetrachloride from titanium ore.
従来、チタンは、チタン鉱石からクロール法により精製されるのが一般的である。生成フローの一例として、チタン鉱石とコークスを流動床反応炉に投入する。そして、流動床反応炉の下部から塩素ガスを吹入させる。チタン鉱石は塩素ガスと反応し、四塩化チタンを生じる。四塩化チタンは反応炉内の温度では気体状態にある。この気体状態の四塩化チタンが、次の冷却システムに送られ、冷却される。冷却された四塩化チタンは液体状になり、回収される。 Traditionally, titanium has generally been refined from titanium ore using the Kroll process. As an example of the production flow, titanium ore and coke are fed into a fluidized bed reactor. Chlorine gas is then blown into the bottom of the fluidized bed reactor. The titanium ore reacts with the chlorine gas to produce titanium tetrachloride. Titanium tetrachloride is in a gaseous state at the temperature inside the reactor. This titanium tetrachloride in a gaseous state is sent to the next cooling system and cooled. The cooled titanium tetrachloride becomes liquid and is recovered.
気体状態の四塩化チタンが次の冷却システムに送られる際に、気流に乗って微粉状の不純物が一緒に冷却システムに送られる。該不純物には、チタン以外の物質(例えば、Sc、Th等)、未反応の鉱石、未反応のコークス等が含まれる。こうした不純物は、冷却システムにおいて、固体の形状で回収される。本明細書では、この回収された物を塩化残渣と呼ぶ。塩化残渣はスラリー化してもよいし、乾燥粒子群の形態であってもよい。典型的には、スラリー化した物を用いて、Scを回収することができる。 When the gaseous titanium tetrachloride is sent to the subsequent cooling system, impurities in the form of fine powder are carried along with it in the air flow. These impurities include substances other than titanium (e.g., Sc, Th, etc.), unreacted ore, unreacted coke, etc. These impurities are recovered in the cooling system in solid form. In this specification, this recovered material is called chlorination residue. The chlorination residue may be made into a slurry or may be in the form of a dry particle group. Typically, Sc can be recovered using the slurry material.
上記塩化残渣は、Sc以外にも様々な金属元素を含んでもよい。例えば、上記塩化残渣は、Zrを含んでもよい。更には、上記塩化残渣は、Ti及び/又はThを含んでもよい。 The chloride residue may contain various metal elements other than Sc. For example, the chloride residue may contain Zr. Furthermore, the chloride residue may contain Ti and/or Th.
塩化残渣からScを回収する際には、塩化残渣を懸濁液又はスラリーの形態で提供することができる。 When recovering Sc from the chlorination residue, the chlorination residue can be provided in the form of a suspension or slurry.
3.ろ過する工程
3-1.ろ過対象の物質
Scを回収する一連のプロセスにおいて、Scを含む物質をろ過する工程を含む。ここで、Scを含む物質は、上述した塩化残渣に由来するものである。そして、上記Scを含む物質は、更に、Zrを含む。また、Scを含む物質は、懸濁液の形態、又は、スラリーの形態である。更には、懸濁液又はスラリー中のScは、固体側に存在してもよいし、液体側に存在してもよいし、又は両方に存在してもよい。更に、固体側に存在するScは、沈殿形態で存在してもよいし、液中にコロイドとして浮遊して存在してもよい。
3. Filtration process
3-1. A series of processes for recovering the substance Sc to be filtered includes a step of filtering a substance containing Sc. Here, the substance containing Sc is derived from the above-mentioned chlorination residue. The above-mentioned substance containing Sc further contains Zr. The substance containing Sc is in the form of a suspension or a slurry. Furthermore, Sc in the suspension or slurry may be present on the solid side, may be present on the liquid side, or may be present on both sides. Furthermore, Sc present on the solid side may be present in the form of a precipitate, or may be present suspended in the liquid as a colloid.
Scが固体側に存在するか、及び/又は液体側に存在するかについては、ろ過直前までの処理に依存する可能性がある。 Whether Sc is present in the solid and/or liquid side may depend on the processing up until the time of filtration.
例えば、上述したスラリー形態の塩化残渣が、ろ過対象である場合には、Scは主に固体側に存在するであろう。 For example, if the above-mentioned slurry-form chloride residue is to be filtered, Sc will be present mainly in the solid side.
例えば、固体からScを浸出させた後のスラリーがろ過対象である場合には、Scは主に液体側に存在するであろう。 For example, if the slurry resulting from leaching Sc from a solid is to be filtered, Sc will be primarily present in the liquid side.
例えば、上述したスラリー形態の塩化残渣を分級した後の特定の画分が、ろ過対象である場合には、Scは主に固体側に存在するであろう。 For example, if a specific fraction obtained after classification of the above-mentioned slurry-form chloride residue is to be filtered, Sc will be present mainly in the solid side.
いずれにしても、Scが固体側に存在するか及び/又は液体側に存在するかに関わらず、一実施形態における本発明の方法を適用することが可能である。 In any case, the method of the present invention in one embodiment can be applied regardless of whether Sc is present on the solid side and/or the liquid side.
3-2.ろ過対象のpH
上述したように、ろ過対象となるのは、Scを含む物質であり、そして、Scを含む物質は、懸濁液の形態、又は、スラリーの形態である。懸濁液又はスラリーのpHは、3.5以下である。この理由として、pHが3.5超の場合には、Zrが沈殿化し、これにより、ろ過速度への影響が小さいからである。好ましくは、懸濁液又はスラリーのpHは(特に、Zr濃度を下げてからろ過する方法を適用する場合の懸濁液又はスラリーのpH)、2.0以下であり、更に好ましくは、1.5以下である。この理由として、2.0以下又は1.5以下になると、液中におけるTi及びTh量が増加するからである。更なる理由として、2.0以下又は1.5以下になると、Zr濃度が増加する傾向があり、これにより、ろ過速度への影響が大きくなるからである。下限値は特に限定されないが、例えば、浸出処理時などのpHなどを考慮して、典型的には、-1以上である。
3-2. pH of the object to be filtered
As described above, the filtration target is a substance containing Sc, and the substance containing Sc is in the form of a suspension or a slurry. The pH of the suspension or slurry is 3.5 or less. This is because, when the pH is more than 3.5, Zr precipitates, which has little effect on the filtration rate. Preferably, the pH of the suspension or slurry (particularly, the pH of the suspension or slurry in the case of applying the method of filtering after lowering the Zr concentration) is 2.0 or less, and more preferably, 1.5 or less. This is because, when the pH is 2.0 or less or 1.5 or less, the amount of Ti and Th in the liquid increases. Another reason is that, when the pH is 2.0 or less or 1.5 or less, the Zr concentration tends to increase, which has a large effect on the filtration rate. The lower limit is not particularly limited, but is typically -1 or more, taking into account, for example, the pH during the leaching treatment.
3-3.Zr濃度の制御
ろ過する工程は、懸濁液又はスラリー中のZr濃度を低下させた状態でろ過することを含む。従って、ろ過する工程は、懸濁液又はスラリー中のZr濃度を低下させるための処理を行うことを含むことができる。
3-3. Control of Zr concentration The filtering step includes filtering in a state in which the Zr concentration in the suspension or slurry is reduced. Therefore, the filtering step can include performing a treatment for reducing the Zr concentration in the suspension or slurry.
なお、本明細書で述べる、懸濁液又はスラリー中のZr濃度とは、以下の条件でフィルタープレスを行ったときのろ液、もしくは5C(JIS P 3801〔ろ紙(化学分析用)〕に規定される5種Cに相当)ろ紙にて吸引ろ過したときのろ液に含まれるZrの濃度を意味する。
型式:TFAP-7-14MKII(日立造船株式会社製)
フィルター面積 :10.9m2
ろ過圧力 :0.4Ma
スラリー量 :1.5m3/バッチ
ろ布 :規格;PJ-7 織り方;二重織 組織;マルチ+マルチ 通気度;0.3cc/(sec・cm2・12.7mmAq)
In this specification, the Zr concentration in the suspension or slurry means the Zr concentration in the filtrate obtained by performing a filter press under the following conditions, or the Zr concentration in the filtrate obtained by suction filtration using a 5C (equivalent to type 5C specified in JIS P 3801 [filter paper (for chemical analysis)]) filter paper.
Model: TFAP-7-14MKII (manufactured by Hitachi Zosen Corporation)
Filter area: 10.9 m2
Filtration pressure: 0.4Ma
Slurry volume: 1.5 m3 /batch Filter cloth: Specification: PJ-7 Weaving method: double weave Structure: multi-multi Air permeability: 0.3 cc/(sec· cm2 ·12.7 mmAq)
ろ液中のZrは、例えば、溶液に溶解してイオン等の形態で存在するZrと、フィルター通過したコロイドとして存在するZrが含まれる。こうしたろ液をサンプリングして、塩酸でコロイドを更に溶解してから、ICP発光分光分析法によって、Zr濃度を測定する。 The Zr in the filtrate includes, for example, Zr dissolved in the solution and present in the form of ions, etc., and Zr present as colloids that have passed through the filter. The filtrate is sampled, the colloids are further dissolved with hydrochloric acid, and the Zr concentration is then measured by ICP atomic emission spectrometry.
好ましくは、懸濁液又はスラリー中のZr濃度を50mg/L以下に低下させた後で(即ち、上記条件でろ過した後のろ液のZr濃度が50mg/L以下になるように予め処理した後で)、ろ過を実施する。これにより、ろ過速度が向上する。 Filtration is preferably carried out after the Zr concentration in the suspension or slurry has been reduced to 50 mg/L or less (i.e., after pretreatment so that the Zr concentration of the filtrate after filtration under the above conditions is 50 mg/L or less). This improves the filtration rate.
Zr濃度を低下させるための手段は、特に限定されないが、Zrだけを選択的に除去する手段を含んでもよい。例えば、Zrを凝集剤によって凝集させることを含んでもよい。これにより、コロイドとして存在するZrが凝集する。 The means for reducing the Zr concentration is not particularly limited, but may include a means for selectively removing only Zr. For example, it may include agglomerating Zr with a flocculant. This causes Zr present as a colloid to aggregate.
3-3-1.凝集剤によるZr濃度の制御
凝集剤は、無機凝集剤が好ましく、より具体的には、硫酸(H2SO4)又はこれらの塩であってもよい。硫酸塩については、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウム等が挙げられる。典型的には、硫酸塩は、硫酸ナトリウムであってもよい。
3-3-1. Control of Zr concentration by flocculant The flocculant is preferably an inorganic flocculant, more specifically, it may be sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or a salt thereof. Examples of sulfates include sodium sulfate and aluminum sulfate. Typically, the sulfate may be sodium sulfate.
凝集剤の添加量については、特に限定されないが、Zrが凝集化してZr濃度が50mg/L以下となるような添加量であることが好ましい。典型的には、凝集剤の添加量は、1.5g/L以上である。 The amount of flocculant to be added is not particularly limited, but it is preferable that the amount be such that Zr is flocculated and the Zr concentration is 50 mg/L or less. Typically, the amount of flocculant to be added is 1.5 g/L or more.
以下の説明は、本発明を限定することを意図するものではないが、Zrがろ過速度に影響を与えるメカニズムについては、以下の通りと考えられる。まず、Zrが存在すると、Zrの水酸化物コロイド/微粒子が生成する。そして、これらが、ケーキ表面を覆う。このケーキ表面の被覆物の存在により、ろ過速度の低下が起こると考えられる。 Although the following explanation is not intended to limit the present invention, the mechanism by which Zr affects the filtration rate is believed to be as follows. First, when Zr is present, Zr hydroxide colloids/fine particles are generated. These then cover the cake surface. It is believed that the presence of this coating on the cake surface causes a decrease in the filtration rate.
3-3-2.凝集剤による他の金属元素への効果
上述した硫酸(H2SO4)又はこれらの塩は、Zr濃度だけでなく、Ti及び/又はThの濃度にも影響を及ぼすことができる。より具体的には、硫酸(H2SO4)又はこれらの塩は、Zrと同様に、Ti及び/又はThの凝集化を促進することができる。一方で、上述した硫酸(H2SO4)又はこれらの塩は、Scの凝集化にはほとんど寄与しない。従って、上述した硫酸(H2SO4)又はこれらの塩は、Scの分離に有用となる可能性がある。例えば、ScとZr等(例えば、Zr、Ti、及び/又はTh)が液中に微細なコロイドとして存在している場合には、凝集剤により、Sc以外の金属元素を凝集させることができ、これにより、Scの純度を向上させることができる。
3-3-2. Effect of the flocculant on other metal elements The above-mentioned sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or salts thereof can affect not only the Zr concentration but also the Ti and/or Th concentration. More specifically, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or salts thereof can promote the flocculation of Ti and/or Th, similar to Zr. On the other hand, the above-mentioned sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or salts thereof hardly contributes to the flocculation of Sc. Therefore, the above-mentioned sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or salts thereof may be useful for separating Sc. For example, when Sc and Zr, etc. (for example, Zr, Ti, and/or Th) are present as fine colloids in the liquid, the flocculant can flocculate metal elements other than Sc, thereby improving the purity of Sc.
3-4.ろ過方法の種類
ろ過方法の種類については、特に限定されないが、例えば、加圧ろ過(フィルタープレス)、減圧ろ過、遠心ろ過、自然ろ過などが挙げられる。ろ過速度、設備の簡易性等の観点から、フィルタープレスが好ましい。
3-4. Types of Filtration Methods There are no particular limitations on the types of filtration methods, but examples include pressure filtration (filter press), reduced pressure filtration, centrifugal filtration, natural filtration, etc. From the viewpoints of filtration speed, simplicity of equipment, etc., filter press is preferred.
ろ過条件は、特に限定されない。任意の面積、任意のフィルターのポアサイズ、任意のフィルターの材質、任意の圧力等において、一実施形態における本発明の効果を得ることができる。 The filtering conditions are not particularly limited. The effects of the present invention in one embodiment can be obtained with any area, any filter pore size, any filter material, any pressure, etc.
4.その他(適用対象のフロー)
上述した一実施形態における本発明の方法は、Scを回収するための様々なフローに適用することができる。例えば、液体と固体のうち、固体側に主にScが含まれる状態で、ろ過を実施してもよい。別の例では、液体と固体のうち、液体側に主にScが含まれる状態で、ろ過を実施してもよい。
4. Other (applicable flows)
The method of the present invention in the above-mentioned embodiment can be applied to various flows for recovering Sc. For example, filtration may be performed in a state where Sc is mainly contained in the solid side of a liquid and a solid. In another example, filtration may be performed in a state where Sc is mainly contained in the liquid side of a liquid and a solid.
4-1.固体側にScを含む場合
(A01)塩化残渣スラリーを準備する
(A02)塩化残渣スラリーを分級(例えば、液体サイクロン等)して、Scを最も多く含むスラリー状の画分を得る
(A03)前記スラリー状の画分をろ過して、固体状のSc濃縮原料を得る
4-1. When Sc is contained in the solid side (A01) A chlorinated residue slurry is prepared (A02) The chlorinated residue slurry is classified (e.g., using a liquid cyclone, etc.) to obtain a slurry-like fraction containing the most Sc (A03) The slurry-like fraction is filtered to obtain a solid Sc-enriched raw material
上述した一実施形態に係る本発明の方法は、例えば、(A03)のろ過工程に有用である。また、凝集剤を利用した場合には、コロイド中のScも凝集して、固体側に残存するためScの回収率を向上させることができる。 The method of the present invention according to the embodiment described above is useful, for example, in the filtration step (A03). In addition, when a flocculant is used, the Sc in the colloid also flocculates and remains on the solid side, improving the recovery rate of Sc.
4-2.液体側にScを含む場合
一例として、以下のフローが挙げられる。
(B01)塩化残渣スラリーを準備する
(B02)塩酸を含む浸出液(例えば、浸出開始時でpH0.9以下)を使用して、塩化残渣スラリーからScを浸出させる(この際に、Zr等も浸出される)
(B03)塩化残渣と浸出後液とをろ過する
(B04)ろ液のpHを中性側に調節し(例えば、pH4以上)、Scを沈殿させ、Sc濃縮スラリーを得る
(B05)前記Sc濃縮スラリーをろ過して、固体状のSc濃縮原料を得る
4-2. When Sc is contained in the liquid side As an example, the following flow can be mentioned.
(B01) Prepare a chlorinated residue slurry. (B02) Use a leaching solution containing hydrochloric acid (e.g., pH 0.9 or less at the start of leaching) to leach Sc from the chlorinated residue slurry (at this time, Zr, etc. are also leached).
(B03) The chlorination residue and the post-leaching liquid are filtered. (B04) The pH of the filtrate is adjusted to the neutral side (e.g., pH 4 or higher) to precipitate Sc, and an Sc-concentrated slurry is obtained. (B05) The Sc-concentrated slurry is filtered to obtain a solid Sc-concentrated raw material.
上述した一実施形態に係る本発明の方法は、例えば、(B03)のろ過工程に有用である。 The method of the present invention according to the embodiment described above is useful, for example, in the filtration step (B03).
別の例として、以下のフローが挙げられる。
(C01)(A03)に示される固体状のSc濃縮原料を得る
(C02)塩酸を含む浸出液(例えば、浸出開始時でpH0.9以下)を使用して、固体状のSc濃縮原料からScを浸出させる(この際に、Zr等も浸出される)
(C03)浸出残渣と浸出後液とをろ過する
(C04)ろ液のpHを中性側に調節(例えば、pH1.3~3.5)し、Sc以外の金属元素(例えば、Th等)を沈殿させる
(C05)沈殿物を含むろ液をろ過する
Another example is the following flow:
(C01) Obtain a solid Sc-enriched raw material shown in (A03). (C02) Use a leaching solution containing hydrochloric acid (e.g., pH 0.9 or less at the start of leaching) to leach Sc from the solid Sc-enriched raw material (at this time, Zr, etc. are also leached).
(C03) The leaching residue and the post-leaching liquid are filtered. (C04) The pH of the filtrate is adjusted to the neutral side (e.g., pH 1.3 to 3.5) to precipitate metal elements other than Sc (e.g., Th, etc.). (C05) The filtrate containing the precipitate is filtered.
上述した一実施形態に係る本発明の方法は、例えば、(C03)のろ過工程に有用である。 The method of the present invention according to the embodiment described above is useful, for example, in the filtration step of (C03).
なお、上記(A03)、及び/若しくは(B05)で得られた固体状のSc濃縮原料から、更に、Scを浸出させた浸出液に対して溶媒抽出を行ってもよく、並びに/又は(C05)で得られたろ液に対して溶媒抽出を行ってもよい。溶媒抽出後は、Sc(OH)3の形態でScを回収することができ、更にか焼して、Sc2O3の形態で回収することができる。もしくは、得られたSc(OH)3を浸出し、シュウ酸等のカルボン酸を用いてスカンジウムをカルボン酸スカンジウムの形で沈殿させ更にか焼して、Sc2O3の形態で回収することができる。 In addition, the solid Sc-enriched raw material obtained in (A03) and/or (B05) may be further subjected to solvent extraction of the leachate obtained by leaching Sc from the solid Sc-enriched raw material, and/or the filtrate obtained in (C05). After the solvent extraction, Sc can be recovered in the form of Sc(OH) 3 , which can be further calcined and recovered in the form of Sc2O3 . Alternatively, the obtained Sc (OH) 3 can be leached, and scandium can be precipitated in the form of scandium carboxylate using a carboxylic acid such as oxalic acid, which can be further calcined and recovered in the form of Sc2O3 .
以下、本発明の理解を促進するため、更に具体的な実施例を開示する。 Below, more specific examples are disclosed to facilitate understanding of the present invention.
塩化残渣は、チタン製錬において揮発した四塩化チタンを回収するための炉において、固形物として回収された物質である。該塩化残渣は、東邦チタニウム株式会社から入手した。また、該塩化残渣は、水洗済みのスラリー状態であった。 The chlorination residue is a solid material recovered in a furnace for recovering titanium tetrachloride that has evaporated during titanium smelting. The chlorination residue was obtained from Toho Titanium Co., Ltd. The chlorination residue was in a slurry state that had been washed with water.
スラリー、固体及び溶液中におけるSc、Zr、Th、及びTiの量の分析については、アルカリ融解-ICP発光分光分析法を用いた(ICP-AES、セイコーインスツル株式会社製、SPS7700)。 The amounts of Sc, Zr, Th, and Ti in the slurry, solid, and solution were analyzed using alkali fusion-ICP atomic emission spectrometry (ICP-AES, Seiko Instruments Inc., SPS7700).
5.実施例1(ロットによるろ過時間の変化)
上述した塩化残渣スラリーを、塩酸を含む浸出溶液に投入して、Sc等を浸出させた。浸出残渣と浸出後液とをフィルタープレスに供した。
5. Example 1 (Changes in filtration time depending on the lot)
The above-mentioned chloride residue slurry was poured into a leaching solution containing hydrochloric acid to leach Sc, etc. The leaching residue and the post-leaching liquid were subjected to a filter press.
フィルタープレスの条件は以下の通りであった。
型式:TFAP-7-14MKII(日立造船株式会社製)
フィルター面積 :10.9m2
ろ過圧力 :0.4Ma
スラリー量 :1.5m3/バッチ
ろ布 :規格;PJ-7 織り方;二重織 組織;マルチ+マルチ 通気度;0.3cc/(sec・cm2・12.7mmAq)
The filter press conditions were as follows:
Model: TFAP-7-14MKII (manufactured by Hitachi Zosen Corporation)
Filter area: 10.9 m2
Filtration pressure: 0.4Ma
Slurry volume: 1.5 m3 /batch Filter cloth: Specification: PJ-7 Weaving method: double weave Structure: multi-multi Air permeability: 0.3 cc/(sec· cm2 ·12.7 mmAq)
ろ過が完了するまでの時間を、バッチ毎に測定した。結果を図1に示す。図1に示すように、ロットごとに(バッチごとに)ろ過時間が異なっていることが示された。 The time it took for filtration to be completed was measured for each batch. The results are shown in Figure 1. As shown in Figure 1, it was shown that the filtration time differed from lot to lot (batch to batch).
6.実施例2(凝集剤添加によるZr濃度等の変化)
次に、浸出後液と浸出残渣の混合物に対して、一部をサンプリングした。また、浸出後液と浸出残渣の混合物に対して凝集剤を添加した。凝集剤として、硫酸ナトリウム(Na2SO4)を使用した。凝集剤の添加量は、最終濃度が0.5g/L、1.5g/L、及び2.0g/Lになるように添加した。なお、塩化残渣スラリーのpHは1.5であった。そして、凝集剤の添加前及び添加後のスラリーを5Cろ紙にて吸引ろ過してろ液を得て、ろ液のSc、Zr、Ti、Thの濃度(ろ液中に浮遊し、フィルターを通過したコロイド粒子に含まれるSc、Zr、Ti、Thの濃度も含む)を測定した。結果を、図2に示す。更には、添加量が2.0/L(最終濃度)の場合の結果を、以下の表1に示す。
Next, a portion of the mixture of the post-leaching solution and the leaching residue was sampled. A flocculant was added to the mixture of the post-leaching solution and the leaching residue. Sodium sulfate ( Na2SO4 ) was used as the flocculant. The flocculant was added in such amounts that the final concentrations were 0.5 g/L, 1.5 g/L, and 2.0 g/L. The pH of the chloride residue slurry was 1.5. The slurry before and after the addition of the flocculant was suction filtered with 5C filter paper to obtain filtrate, and the concentrations of Sc, Zr, Ti, and Th in the filtrate (including the concentrations of Sc, Zr, Ti, and Th contained in the colloidal particles suspended in the filtrate and passed through the filter) were measured. The results are shown in FIG. 2. Furthermore, the results when the amount added was 2.0/L (final concentration) are shown in Table 1 below.
図2及び表1に示すように、凝集剤を添加することにより、ろ液のTi、Zr、及びThの濃度が減少することが示された。なお、硫酸ナトリウム(Na2SO4)の代わりに塩化ナトリウム(NaCl)を添加したところ、凝集剤としての効果は得られず、有意な濃度変化は見られなかった。従って、上記濃度の変化は、硫酸イオンの存在によって起こったものと考えられる。 As shown in Figure 2 and Table 1, it was shown that the addition of a flocculant reduced the concentrations of Ti, Zr, and Th in the filtrate. When sodium chloride ( NaCl ) was added instead of sodium sulfate ( Na2SO4 ), no effect as a flocculant was obtained and no significant change in concentration was observed. Therefore, it is believed that the above-mentioned change in concentration was caused by the presence of sulfate ions.
特筆すべき点として、Scの濃度は、凝集剤の添加による影響を受けていない。従って、凝集剤の添加は、Scの純度向上の観点からも有用である。特に、Scが溶液に溶解している状態で凝集剤を添加することで、Sc以外のTi、Zr、及びThの凝集化及びこれによる分離を促進することができる。 It is worth noting that the concentration of Sc is not affected by the addition of the flocculant. Therefore, the addition of the flocculant is also useful from the viewpoint of improving the purity of Sc. In particular, adding the flocculant while Sc is dissolved in the solution can promote the flocculation and subsequent separation of Ti, Zr, and Th other than Sc.
7.実施例3(Zr濃度変化と、ろ過速度との関係)
次に、浸出後液と浸出残渣の混合物をフィルタープレスに供した。フィルタープレスの条件は、実施例1と同じにした。ろ過にかかった時間を測定した。次にろ液をサンプリングして、ろ液中のZr濃度を測定した。結果を図3に示す。
7. Example 3 (Relationship between change in Zr concentration and filtration rate)
Next, the mixture of the post-leaching solution and the leaching residue was subjected to a filter press. The filter press conditions were the same as in Example 1. The time required for filtration was measured. The filtrate was then sampled to measure the Zr concentration in the filtrate. The results are shown in Figure 3.
次に、浸出後液と浸出残渣の混合物に凝集剤を添加した。その後、浸出後液と浸出残渣の混合物をフィルタープレスに供した。フィルタープレスの条件は、実施例1と同じにした。ろ過にかかった時間を測定した。次にろ液をサンプリングして、ろ液中のZr濃度を測定した。結果を図4に示す。 Next, a flocculant was added to the mixture of the post-leaching liquid and the leaching residue. The mixture of the post-leaching liquid and the leaching residue was then subjected to a filter press. The filter press conditions were the same as in Example 1. The time required for filtration was measured. The filtrate was then sampled and the Zr concentration in the filtrate was measured. The results are shown in Figure 4.
図3及び図4に示すように、ろ液のZr濃度が50mg/L以下になると急激にろ過時間が減少することが示された。従って、ろ液のZr濃度を低下させることが、ろ過速度を向上させることに有利であることが示された。 As shown in Figures 3 and 4, the filtration time decreased rapidly when the Zr concentration of the filtrate was 50 mg/L or less. Therefore, it was shown that lowering the Zr concentration of the filtrate is advantageous for improving the filtration rate.
また、図3及び図4を比較すると、同じZr濃度であっても、凝集剤を添加することで、ろ過速度が向上していることが示された。 Furthermore, comparing Figures 3 and 4, it was shown that even with the same Zr concentration, the filtration rate improved by adding a coagulant.
8.実施例4(ロットごとのZr濃度とpH)
上記の例では、Scを浸出させた浸出後液(及び浸出残渣)に対してろ過を行った実施例である。本実施例では、浸出させる前の塩化残渣スラリー自体におけるZr濃度、及びpHを検証する。塩化残渣スラリーをろ過して、ろ液中のZr濃度及びpHを測定した。結果を図5に示す。各ロットごとに、Zr濃度及びpHが大きく異なることが示された。特に、Zr濃度が50mg/Lを超えるロットが多く存在することが示された。従って、塩化残渣スラリー、又はこれを分級等行った後の画分中のスラリーをろ過した場合、ろ過時間が遅くなる可能性があることが示された。更には、Zr濃度を低下させる処理を行うことで、ろ過時間が早くなる可能性があることが示された。
8. Example 4 (Zr concentration and pH for each lot)
The above example is an example in which filtration was performed on the post-leaching liquid (and leaching residue) from which Sc was leached. In this example, the Zr concentration and pH of the chlorinated residue slurry itself before leaching are verified. The chlorinated residue slurry was filtered to measure the Zr concentration and pH in the filtrate. The results are shown in FIG. 5. It was shown that the Zr concentration and pH differed greatly for each lot. In particular, it was shown that there were many lots with Zr concentrations exceeding 50 mg/L. Therefore, it was shown that when the chlorinated residue slurry or a slurry in a fraction thereof after classification or the like is filtered, the filtration time may be delayed. Furthermore, it was shown that the filtration time may be shortened by performing a process to reduce the Zr concentration.
また、図5では、pHが低くなると、Zr濃度が高い傾向にあることが示された。従って、pHが低い状態(特にpHが3.5以下の状態)のスラリーに対するろ過では、Zr濃度を低下させることの効果が高いことが示された。 Figure 5 also shows that the Zr concentration tends to increase as the pH decreases. This shows that lowering the Zr concentration is highly effective when filtering slurries with low pH (especially when the pH is 3.5 or less).
以上、本発明の具体的な実施形態について説明してきた。上記実施形態は、本発明の具体例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上述の実施形態の1つに開示された技術的特徴は、他の実施形態に適用することができる。また、特記しない限り、特定の方法については、一部の工程を他の工程の順序と入れ替えることも可能であり、特定の2つの工程の間に更なる工程を追加してもよい。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。 Specific embodiments of the present invention have been described above. The above embodiments are merely specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. For example, a technical feature disclosed in one of the above embodiments can be applied to other embodiments. Furthermore, unless otherwise specified, for a particular method, the order of some steps can be interchanged with other steps, and an additional step can be added between two specific steps. The scope of the present invention is defined by the claims.
Claims (4)
塩化残渣を提供する工程と、
ろ過する工程と、
を含み、
前記ろ過する工程の対象は、懸濁液又はスラリーであり、
前記懸濁液又はスラリーは、前記塩化残渣に由来し、ScとZrとを含み、且つpHが3.5以下であり、
前記ろ過する工程が、前記懸濁液又はスラリー中のZr濃度を低下させた状態でろ過することを含む、
方法であり、
前記方法は、ろ過工程の前に、前記懸濁液又はスラリー中のZrを凝集剤で凝集させる工程を更に含み、
前記凝集剤が、硫酸塩である、
方法。 1. A method for recovering Sc, comprising:
providing a chloride residue;
A filtering step;
Including,
The subject of the filtering step is a suspension or a slurry,
The suspension or slurry is derived from the chlorination residue, contains Sc and Zr, and has a pH of 3.5 or less;
The filtering step includes filtering in a state in which the Zr concentration in the suspension or slurry is reduced.
It is a method,
The method further comprises the step of flocculating the Zr in the suspension or slurry with a flocculating agent prior to the filtering step;
The flocculant is a sulfate.
Method .
前記懸濁液又はスラリーは、Ti及びThのうち少なくとも1種を更に含み、
前記凝集剤で凝集させる工程が、Ti及びThのうち少なくとも1種を凝集させることを含む、
方法。 2. The method of claim 1 ,
The suspension or slurry further comprises at least one of Ti and Th;
The step of aggregating with the aggregating agent includes aggregating at least one of Ti and Th.
Method.
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