JP6583445B2 - 高純度酸化スカンジウムの製造方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態に係る酸化スカンジウムの製造方法は、スカンジウムを含有する溶液にシュウ酸を用いてシュウ酸化処理を施し、得られたシュウ酸スカンジウムの結晶から酸化スカンジウムを得る方法である。そして、この製造方法では、スカンジウムを含有する溶液からシュウ酸処理により得られるシュウ酸スカンジウムを、2段階で焼成することで、不純物の少ない高純度な酸化スカンジウムを得ることを特徴とするものである。
図1は、酸化スカンジウムの製造方法の流れの一例を示す工程図である。図1に示すように、この製造方法は、スカンジウム含有溶液に対してシュウ酸化処理を施すシュウ酸化工程S11と、得られたシュウ酸スカンジウムの結晶に対して所定の温度で焼成する第1焼成工程S12と、焼成物であるスカンジウム化合物を鉱酸に溶解させて溶解液を得る溶解工程S13と、溶解液に対してシュウ酸化処理を施してシュウ酸スカンジウムの結晶の再沈殿物を得る再沈殿工程S14と、シュウ酸スカンジウムの再沈殿物を焼成して酸化スカンジウムを得る第2焼成工程と、を有する。
シュウ酸化工程S11は、スカンジウム含有溶液に対してシュウ酸化処理を施す工程である。具体的に、シュウ酸化工程S11では、スカンジウム含有溶液に対してシュウ酸を用いてスカンジウムをシュウ酸塩(シュウ酸スカンジウム)とする反応を生じさせる。
第1焼成工程S12は、シュウ酸化工程S11で得られたシュウ酸スカンジウムの結晶に対して所定の温度で焼成する工程である。このような所定の温度での焼成処理により、焼成物であるスカンジウム化合物を得ることができる。
減量率(%)=(1−焼成後物量/焼成前物量)×100 ・・・[1]
溶解工程S13は、第1焼成工程S12での焼成処理により得られた焼成物であるスカンジウム化合物を、鉱酸である塩酸及び硝酸から選ばれる1種以上の溶液に全溶解させて溶解液を得る工程である。
再沈殿工程S14は、溶解工程S13においてスカンジウム化合物を再溶解して得られた溶解液(再溶解液)を用い、再度、シュウ酸化処理を施すことによって、シュウ酸スカンジウムの結晶の再沈殿物を得る工程である。
第2焼成工程S15は、再沈殿工程S14で得られたシュウ酸スカンジウムの再沈殿物を所定の温度で焼成する工程である。すなわち、第2焼成工程S15では、再溶解液から得られたシュウ酸スカンジウムの結晶を焼成する2回目の焼成処理を行い、この焼成処理により酸化スカンジウムを得る。
<スカンジウム含有溶液の生成>
(ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセス)
オートクレーブを用いてニッケル酸化鉱石を硫酸で浸出し、得られた浸出液に消石灰を添加して中和した。次いで、得られた中和後液に硫化剤を添加して硫化反応を生じさせ、ニッケルやコバルト等を硫化物として分離し、スカンジウムを含有する硫化後液を得た。
次に、得られた硫化後液に対してキレート樹脂を用いたイオン交換処理に付し、溶液中の不純物を分離するとともに、キレート樹脂から溶離したスカンジウムを含む溶離液(スカンジウム溶離液)を得た。その後、スカンジウム溶離液に対して中和剤を添加して、水酸化スカンジウムの沈殿物を生成させた。
次に、水酸化スカンジウムの沈殿物に硫酸を添加して再度溶解して溶解液(スカンジウム溶解液)とし、このスカンジウム溶解液に対してアミン系抽出剤を用いた溶媒抽出処理に付し、抽残液として硫酸スカンジウム溶液(スカンジウム含有溶液)を得た。
得られた硫酸スカンジウム溶液を、スカンジウム濃度が5g/L程度となるまで水を加えて希釈し、硫酸でpHが0になるように調整した。そして、この調整後の溶液をシュウ酸化始液とし、合計65リットルを準備した。
次に、シュウ酸化処理により得られたシュウ酸スカンジウムの結晶の一部を分取し、これを炉に入れて1100℃の温度で2時間かけて焼成し、得られた焼成物を分析した。なお、下記表5に、焼成温度1100℃として得られた焼成物の分析結果を示す(表5中の「1回目の焼成処理後の酸化スカンジウム」)。
次に、焼成温度400℃で焼成して得られた焼成物の残りから150gを採取し、それに純水を加えて混合しながら60℃に加熱し、さらに塩酸を添加してpHを1に調整した。この操作により、150gのシュウ酸スカンジウムの結晶の95%以上が溶解したスカンジウム溶解液を得た。下記表3に、溶解処理の条件をまとめて示す。
次に、再溶解液中のスカンジウムに対して2.7当量のシュウ酸を反応させるため、シュウ酸を100g/Lの濃度で溶解した溶液を1.45リットル準備した。そして、そのシュウ酸溶液を反応容器に収容し、そのシュウ酸溶液の中に再溶解液を添加した。再溶解液を全量添加した後、1時間撹拌状態を保持した。なお、反応温度を25℃とし、滞留時間を2時間、添加時間を1時間とする条件とした。下記表4に、シュウ酸化(2回目のシュウ酸化)の処理条件をまとめて示す。
次に、洗浄後のシュウ酸スカンジウムの結晶を炉に入れて2回目の焼成を、焼成温度900℃で2時間かけて行い、酸化スカンジウムを生成させた。そして、炉から取り出した酸化スカンジウムを分析した。
<スカンジウム含有溶液の生成>
(ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセス)
オートクレーブを用いてニッケル酸化鉱石を硫酸で浸出し、得られた浸出液に消石灰を添加して中和した。次いで、得られた中和後液に硫化剤を添加して硫化反応を生じさせ、ニッケルやコバルト等を硫化物として分離し、スカンジウムを含有する硫化後液を得た。
次に、得られた硫化後液に対してキレート樹脂を用いたイオン交換処理に付し、溶液中の不純物を分離するとともに、キレート樹脂から溶離したスカンジウムを含む溶離液(スカンジウム溶離液)を得た。その後、スカンジウム溶離液に対して中和剤を添加して、水酸化スカンジウムの沈殿物を生成させた。
次に、水酸化スカンジウムの沈殿物に硫酸を添加して再度溶解して溶解液(スカンジウム溶解液)とし、このスカンジウム溶解液に対してアミン系抽出剤を用いた溶媒抽出処理に付し、抽残液として硫酸スカンジウム溶液(スカンジウム含有溶液)を得た。
得られた硫酸スカンジウム溶液を、スカンジウム濃度が5g/L程度となるまで水を加えて希釈し、硫酸でpHが0になるように調整した。そして、この調整後の溶液をシュウ酸化始液とし、合計65リットルを準備した。
次に、シュウ酸化処理により得られたシュウ酸スカンジウムの結晶の一部を分取し、これを炉に入れて1100℃の温度で2時間かけて焼成し、得られた焼成物を分析した。なお、下記表10に、焼成温度1100℃として得られた焼成物の分析結果を示す(表10中の「1回目の焼成処理後の酸化スカンジウム」)。
次に、焼成温度400℃で焼成して得られた焼成物の残りから150gを採取し、それに純水を加えて混合しながら60℃に加熱し、さらに塩酸を添加してpHを1に調整した。この操作により、150gのシュウ酸スカンジウムの結晶の95%以上が溶解したスカンジウム溶解液を得た。下記表8に、溶解処理の条件をまとめて示す。
次に、再溶解液中のスカンジウムに対して2.7当量のシュウ酸を反応させるため、シュウ酸を100g/Lの濃度で溶解した溶液を試験条件毎に1.45リットル準備した。そして、再溶解液を反応容器に収容し、その再溶解液の中にシュウ酸溶液を添加した。シュウ酸溶液を全量添加した後、1時間撹拌状態を保持した。なお、反応温度を25℃とし、滞留時間を2時間、添加時間を1時間とする条件とした。下記表9に、シュウ酸化(2回目のシュウ酸化)の処理条件をまとめて示す。
次に、洗浄後のシュウ酸スカンジウムの結晶を炉に入れて2回目の焼成を、焼成温度900℃で2時間かけて行い、酸化スカンジウムを生成させた。そして、炉から取り出した酸化スカンジウムを分析した。
Claims (4)
- スカンジウムを含有する溶液にシュウ酸を用いてシュウ酸化処理を施し、得られたシュウ酸スカンジウムの結晶を400℃以上600℃以下の温度で焼成する第1焼成工程と、
焼成により得られたスカンジウム化合物を塩酸及び硝酸から選ばれる1種以上の溶液に溶解させて溶解液を得る溶解工程と、
前記溶解液にシュウ酸を用いてシュウ酸化処理を施し、シュウ酸スカンジウムの再沈殿物を生成させる再沈殿工程と、
得られた前記シュウ酸スカンジウムの再沈殿物を焼成して酸化スカンジウムを得る第2焼成工程と、を有する
高純度酸化スカンジウムの製造方法。 - 前記再沈殿工程では、前記溶解液の温度を40℃以上100℃未満に調整してシュウ酸化処理を施す
請求項1に記載の高純度酸化スカンジウムの製造方法。 - 前記第2焼成工程では、焼成温度を900℃以上として焼成する
請求項1又は2に記載の高純度酸化スカンジウムの製造方法。 - 前記スカンジウムを含有する溶液は、スカンジウムを含有する溶液に対してイオン交換処理及び/又は溶媒抽出処理を施して得られたものである
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の高純度酸化スカンジウムの製造方法。
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