[发明专利]钪的回收方法

说明书

一种钪的回收方法，能够在不产生成本增加、安全性等问题的情况下从包含铁等杂质的含钪溶液中高效地回收高纯度的氧化钪形式的钪。上述钪的回收方法将含有钪和铁的溶液(含钪溶液)的pH调整为‑0.5以上且小于1的范围，然后，将pH调整后的溶液添加在草酸溶液中，得到草酸钪，对该草酸钪进行焙烧，从而形成氧化钪。

技术领域

本发明涉及钪的回收方法，更详细而言，涉及从包含钪和铁的溶液中以高纯度的氧化钪的形式回收钪的方法。

背景技术

钪是非常有用的元素，其添加到铝、镁中用作高强度合金、或者用作使用锆的燃料电池的电解质中的稳定剂等。

已知由于钪在稀土类元素中离子半径特别小，因此在一般的稀土类矿物中几乎不存在，而微量地存在于铝、锡、钨、锆、铁、镍等氧化矿中。然而，由于钪的生产量少且价格高昂，所以到目前为止没有取得广泛的应用。

近年来，高压酸浸出(High Pressure Acid Leaching，HPAL)工艺已逐步实用化，该高压酸浸出工艺是将镍氧化物矿和硫酸溶液一同装入加压容器，加热至240℃～260℃左右的高温，将含有镍的浸出液和浸出残渣分离。在HPAL工艺中，通过对得到的浸出液添加例如中和剂来分离除去杂质，然后，通过添加硫化氢气体等硫化剂将镍以硫化物的形式进行分离回收。通过公知的镍冶炼工序对得到的镍硫化物进行处理，从而纯化为如电镀镍那样的金属、或硫酸镍、氯化镍等镍盐化合物。

在如上述的HPAL工艺中，如专利文献1记载的那样，镍氧化物矿中包含的钪与镍一同在浸出液中浸出，对浸出液进行添加中和剂、硫化剂的一系列处理，由此，钪不产生沉淀而残留在硫化处理后的酸性溶液中，从而与镍分离。

然而，上述酸性溶液中钪的浓度低，仅为几十mg/L左右，另一方面，铁、铝、镁等杂质的浓度更高。因此，以往对含有钪的硫化后的酸性溶液进行中和，与其他杂质一同作为排水沉淀物处理，没有有效地利用。

于是，为了对钪进行浓缩纯化并有效地利用，提出了例如专利文献2所示的方法。该专利文献2公开的方法是包括以下工序的钪的回收方法：浸出工序，将含有钪、铝和铬的镍氧化物矿与硫酸一同装入加压容器，在高温高圧的条件下固液分离成浸出液和浸出残渣；中和工序，在浸出液中加入中和剂，得到中和沉淀物和中和后液；硫化工序，在中和后液中添加硫化剂，分离成镍硫化物和硫化后液；离子交换工序，通过使硫化后液与螯合树脂接触来吸附钪，得到钪洗脱液；溶剂萃取工序，使钪洗脱液与萃取剂接触，得到反萃取液；钪沉淀工序，在反萃取液中加入中和剂或草酸，得到沉淀物；以及焙烧工序，通过对沉淀物进行干燥、焙烧，得到氧化钪。

根据上述组合了离子交换树脂与溶剂萃取法的方法，能够高效地回收钪。

然而，在该方法中，在含有钪的溶液中添加中和剂或草酸，得到氢氧化钪、草酸钪的沉淀，而在以氢氧化物的形式进行结晶的方法中，由于溶液中含有的铝、铁等一部分或大部分杂质金属也同时结晶，因此难以选择性地分离钪。另外，由于得到的钪的氢氧化物呈凝胶状，所以存在过滤耗费时间等这样的操作性差的问题。

另一方面，在添加草酸((COOH)₂)而得到钪的草酸盐的反应(以下简称为“草酸化”)中，具有过滤性等操作性的问题少的优点。

另外，在专利文献3中，公开了一种制造高纯度三氟甲磺酸钪的方法：将含有低纯度的钪化合物的水溶液调整为pH0.5～4.0的范围后，添加草酸(盐)，以草酸钪的形式回收钪，对该草酸钪进行烧成，形成氧化钪，用三氟甲磺酸溶解氧化钪并进行反应，得到三氟甲磺酸钪水溶液。

然而，当采用专利文献2、专利文献3所示的基于草酸化的处理方法时，如果在含有钪的硫酸酸性溶液中包含大量铝离子、亚铁(II)离子，则存在也同时产生草酸铝、草酸亚铁(II)沉淀的问题。这是因为，草酸亚铁(II)的水中溶解度小，为0.022g/100g。