特開 2015-166303 スカンジウムの分離方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-166303(P2015-166303A)

(43)【公開日】2015年9月24日

(54)【発明の名称】スカンジウムの分離方法

(51)【国際特許分類】

   C01F 17/00 20060101AFI20150828BHJP

   C22B 59/00 20060101ALI20150828BHJP

   C22B 3/04 20060101ALI20150828BHJP

   C22B 3/26 20060101ALI20150828BHJP

   C22B 3/44 20060101ALI20150828BHJP

【ＦＩ】

   C01F17/00 J

   C22B59/00

   C22B3/00 A

   C22B3/00 J

   C22B3/00 P

   C22B3/00 Q

   C01F17/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-112423(P2014-112423)

(22)【出願日】2014年5月30日

(31)【優先権主張番号】特願2014-27364(P2014-27364)

(32)【優先日】2014年2月17日

(33)【優先権主張国】JP

(71)【出願人】

【識別番号】399030060

【氏名又は名称】学校法人 関西大学

(71)【出願人】

【識別番号】000000354

【氏名又は名称】石原産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】特許業務法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】芝田 隼次

(72)【発明者】

【氏名】植薄 祐介

【テーマコード（参考）】

4G076

4K001

【Ｆターム（参考）】

4G076AA02

4G076AA26

4G076AB21

4G076BA13

4G076BA39

4G076BA43

4G076BC04

4G076BC07

4G076BD01

4G076BE09

4G076BE12

4G076CA02

4G076CA36

4G076DA30

4K001AA27

4K001AA28

4K001AA31

4K001AA39

4K001BA01

4K001BA16

4K001BA18

4K001BA19

4K001CA09

4K001CA15

4K001DB02

4K001DB03

4K001DB04

4K001DB05

4K001DB06

4K001DB22

4K001DB23

4K001DB30

4K001DB34

(57)【要約】

【課題】生産性を向上するスカンジウムの分離方法を提供する。
【解決手段】本発明のスカンジウムの分離方法は、スカンジウムを含有し、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備する工程（ステップＳ１）と、酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下の範囲に調整することにより、第１酸性水溶液を生成する工程（ステップＳ２）と、第１酸性水溶液と、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩を抽出剤として含む有機溶媒とを接触させて、第１酸性水溶液中のスカンジウムを前記有機溶媒に移動することにより、スカンジウム含有有機溶媒を生成する工程（ステップＳ３）と、スカンジウム含有有機溶媒と、第２酸性水溶液とを接触させて、スカンジウム含有有機溶媒中のスカンジウムを第２酸性水溶液に移動することにより、スカンジウム含有水溶液を生成する工程（ステップＳ４）とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スカンジウムを含有し、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備する工程と、
前記酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下の範囲に調整することにより、第１酸性水溶液を生成する工程と、
前記第１酸性水溶液と、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩を抽出剤として含む有機溶媒とを接触させて、前記第１酸性水溶液中のスカンジウムを前記有機溶媒に移動することにより、スカンジウム含有有機溶媒を生成する工程と、
前記スカンジウム含有有機溶媒と、第２酸性水溶液とを接触させて、前記スカンジウム含有有機溶媒中のスカンジウムを前記第２酸性水溶液に移動することにより、スカンジウム含有水溶液を生成する工程とを備える、スカンジウムの分離方法。

【請求項2】

前記スカンジウム含有水溶液と、析出剤とを接触させて、スカンジウム化合物を析出する工程をさらに備える、請求項１に記載のスカンジウムの分離方法。

【請求項3】

スカンジウムを含有し、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備する工程と、
前記酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下の範囲に調整することにより、第１酸性水溶液を生成する工程と、
前記第１酸性水溶液と、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩を抽出剤として含む有機溶媒とを接触させて、前記第１酸性水溶液中のスカンジウムを前記有機溶媒に移動することにより、スカンジウム含有有機溶媒を生成する工程と、
前記スカンジウム含有有機溶媒と、析出剤とを接触させて、スカンジウム化合物を生成する工程とを備える、スカンジウムの分離方法。

【請求項4】

前記析出剤は、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩である、請求項２または３に記載のスカンジウムの分離方法。

【請求項5】

前記スカンジウム化合物を乾燥及び／または焼成する工程をさらに備える、請求項２〜４のいずれか１項に記載のスカンジウムの分離方法。

【請求項6】

前記抽出剤は、ナフテン酸及び／またはネオデカン酸である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスカンジウムの分離方法。

【請求項7】

前記有機溶媒は、改質剤をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスカンジウムの分離方法。

【請求項8】

前記改質剤は、リン酸トリブチルである、請求項７に記載のスカンジウムの分離方法。

【請求項9】

前記酸性水溶原液は、チタン、ジルコニウム、バナジウム及びスカンジウム以外の希土類元素から選ばれる少なくとも一種の金属イオンをさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のスカンジウムの分離方法。

【請求項10】

前記酸性水溶原液は、鉱石及び／または鉱石の残滓を酸で溶解した水溶液である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のスカンジウムの分離方法。

【請求項11】

前記酸性水溶原液は、スカンジウムを含む水性スラリーと酸とを混合して、ｐＨを２以下に調整した水溶液である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスカンジウムの分離方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スカンジウム（Ｓｃ）の分離方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スカンジウムは、遷移金属元素の一つで、イットリウム（Ｙ）と共に希土類元素に分類される。スカンジウムは、例えばアルミニウム合金の添加剤、ニッケル・アルカリ蓄電池の陽極の改良剤のほかに、ヨウ化スカンジウムをメタルハライドランプに封入して用いたり、酸化ジルコニウムの安定化剤等に用いられ、スカンジア安定化ジルコニアは固体酸化物燃料電池の電解質に利用されている。

【0003】

スカンジウムは比較的希少な金属であり、トルトベイト石等に含まれているが産出量が少ないため、ラテライト鉱のニッケル酸化鉱等に硫酸を添加し加圧浸出した浸出液に含まれている微量のスカンジウムを分離している。このようなスカンジウムの分離方法として、例えば特許第３４２８２９２号（特許文献１）が挙げられる。

【0004】

具体的には、特許文献１には、水相の含スカンジウム溶液に、２−エチルヘキシルスルホン酸−モノ−２−エチルヘキシルをケロシンで希釈した有機溶媒を加えて、スカンジウム成分を有機溶媒中に抽出し、次いで、有機溶媒中にスカンジウムと共に抽出された不純物成分を分離するために、塩酸水溶液を加えてスクラビングを行い、不純物成分を除去した後、有機溶媒中に水酸化ナトリウム水溶液を加えてストリッピングして、水酸化スカンジウムを含むスラリーとして回収していることが開示されている。さらに、特許文献１には、回収した水酸化スカンジウムを塩酸で溶解し、塩化スカンジウム水溶液を得、これにシュウ酸を加えてシュウ酸スカンジウム沈殿とし、沈殿を濾過し、不純物を濾液中に分離した後、仮焼することにより高純度な酸化スカンジウムを得ることが開示されている。

【0005】

また、特許文献２には、スカンジウムを含む水溶液に、トリオクチルホスフィンオキシドを含む有機溶媒を混合して、スカンジウムを有機溶媒中に抽出した後、この有機溶媒と、水、塩酸、硫酸、シュウ酸から選ばれる一種以上とを混合して、スカンジウムを有機溶媒から逆抽出する、スカンジウムの分離精製方法が開示されている。

【0006】

一方、非特許文献１には、種々の金属元素について、硝酸金属と、硝酸ナトリウム及び硝酸とを混合して、バーサティック酸、ナフテン酸等のカルボン酸系抽出剤を用いることにより、平衡ｐＨにおける種々の金属元素に対するカルボン酸系抽出剤の抽出特性が開示されている。非特許文献１には、種々の金属元素の１つとして、スカンジウムが挙げられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３４２８２９２号公報

【特許文献2】特開２０１４−１４３０号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】Ｊ．Ｓ．Ｐｒｅｓｔｏｎ，“ＳＯＬＶＥＮＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＯＦ ＭＥＴＡＬＳ ＢＹ ＣＡＲＢＯＸＹＬＩＣ ＡＣＩＤＳ”，Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，１４（１９８５），ｐｐ．１７１−１８８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記特許文献１では、抽出剤として２−エチルヘキシルスルホン酸−モノ−２−エチルヘキシルを用いている。この抽出剤は、スカンジウム以外の不純物を多く抽出してしまう。そのため、特許文献１の方法では、イットリウム、鉄、マンガン、クロム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム等の不純物を分離するスクラビング工程を行っている。このように、上記特許文献１では、スカンジウム以外の不純物を多く抽出してしまう抽出剤を用いているので、不純物を分離するためのスクラビング工程が必要であるため、生産性が悪いという問題がある。

【0010】

また、上記特許文献２で抽出剤に用いるトリオクチルホスフィンオキシドはスカンジウムの選択性が高いが、スカンジウム含有水溶液に大過剰の不純物が共存する場合には、やはり、スクラビング工程を要するので、生産性が悪い。特に、共存する不純物がジルコニウムであると、スクラビングでも十分にジルコニウムを分離できず、テノイルトリフルオルアセトンを抽出剤に用いて、予め、スカンジウム含有水溶液からジルコニウムを除去しておくことが必要であり、生産性が一層低下する。

【0011】

また、上記非特許文献１では、スカンジウム原料として硝酸スカンジウムを用い、硝酸スカンジウムと、硝酸ナトリウム及び硝酸とを混合して、カルボン酸系抽出剤を用いることが開示されている。硝酸スカンジウムは水溶性であるので、スカンジウムは、硝酸ナトリウム及び硝酸に溶解する。しかし、難溶性のスカンジウム原料は、硝酸ナトリウム及び硝酸には溶解しにくい。このため、スカンジウム原料として難溶性の材料を用いた場合、難溶性のスカンジウム原料と、硝酸ナトリウム及び硝酸とを混合しても、スカンジウムの溶出量は少ない。したがって、カルボン酸系抽出剤を用いても、抽出可能なスカンジウム量がそもそも少ないので、生産性が悪いという問題がある。

【0012】

本発明は、上記問題点に鑑み、生産性を向上するスカンジウムの分離方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明者らは、スカンジウム原料が難溶性であっても、生産性を向上できるスカンジウムの分離方法を鋭意研究した結果、ｐＨ４未満の酸性水溶液に溶解させると、スカンジウム原料の溶解量を増加することができると共に、これにアルカリを混合してｐＨを４以上７以下に調整した後に、カルボン酸系抽出剤を含む有機溶媒と接触させて溶媒抽出を行うと、不純物の有機溶媒への抽出量を低く抑えることができ、スカンジウムを主に抽出することができることを見出して、本発明を完成させた。

【0014】

すなわち、本発明の一の局面におけるスカンジウムの分離方法は、スカンジウムを含有し、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備する工程と、酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下の範囲に調整することにより、第１酸性水溶液を生成する工程と、第１酸性水溶液と、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩を抽出剤として含む有機溶媒とを接触させて、第１酸性水溶液中のスカンジウムを有機溶媒に移動することにより、スカンジウム含有有機溶媒を生成する工程と、スカンジウム含有有機溶媒と、第２酸性水溶液とを接触させて、スカンジウム含有有機溶媒中のスカンジウムを第２酸性水溶液に移動することにより、スカンジウム含有水溶液を生成する工程とを備えている。

【0015】

本発明の一の局面におけるスカンジウムの分離方法において好ましくは、スカンジウム含有水溶液と、析出剤とを接触させて、スカンジウム化合物を析出する工程をさらに備えている。

【0016】

また、本発明の他の局面におけるスカンジウムの分離方法は、スカンジウムを含有し、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備する工程と、酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下の範囲に調整することにより、第１酸性水溶液を生成する工程と、第１酸性水溶液と、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩を抽出剤として含む有機溶媒とを接触させて、第１酸性水溶液中のスカンジウムを有機溶媒に移動することにより、スカンジウム含有有機溶媒を生成する工程と、スカンジウム含有有機溶媒と、析出剤とを接触させて、スカンジウム化合物を生成する工程とを備えている。

【0017】

本発明の一の局面及び他の局面におけるスカンジウムの分離方法において好ましくは、析出剤は、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩である。

【0018】

本発明の一の局面及び他の局面におけるスカンジウムの分離方法において好ましくは、スカンジウム化合物を乾燥及び／または焼成する工程をさらに備えている。

【0019】

本発明の一の局面及び他の局面におけるスカンジウムの分離方法において好ましくは、抽出剤は、ナフテン酸及び／またはネオデカン酸である。

【0020】

本発明の一の局面及び他の局面におけるスカンジウムの分離方法において好ましくは、有機溶媒は、改質剤をさらに含む。

【0021】

本発明の一の局面及び他の局面におけるスカンジウムの分離方法において好ましくは、改質剤は、リン酸トリブチルである
本発明の一の局面及び他の局面におけるスカンジウムの分離方法において好ましくは、酸性水溶原液は、チタン、ジルコニウム、バナジウム及びスカンジウム以外の希土類元素から選ばれる少なくとも一種の金属イオンをさらに含む。

【0022】

本発明の一の局面及び他の局面におけるスカンジウムの分離方法において好ましくは、酸性水溶原液は、鉱石及び／または鉱石の残滓を酸で溶解した水溶液である。

【0023】

本発明の一の局面及び他の局面におけるスカンジウムの分離方法において好ましくは、酸性水溶原液は、スカンジウムを含む水性スラリーと酸とを混合して、ｐＨを２以下に調整した水溶液である。

【発明の効果】

【0024】

本発明のスカンジウムの分離方法によれば、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備することにより、スカンジウム原料の溶出量を増加することができ、酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下の範囲に調整した後に、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩を抽出剤として含む有機溶媒とを接触させることにより、スカンジウムを有機溶媒に移動させて、有機溶媒中の不純物を低減させることができる。したがって、本発明は、生産性を向上するスカンジウムの分離方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施の形態１のスカンジウムの分離方法を示すフローチャートである。

【図2】本発明の実施の形態１のスカンジウムの分離方法における各工程での模式図である。

【図3】本発明の実施の形態２スカンジウムの分離方法を示すフローチャートである。

【図4】本発明の実施の形態２のスカンジウムの分離方法における各工程での模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

【0027】

（実施の形態１）
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態１のスカンジウムの分離方法について説明する。

【0028】

（準備工程）
まず、図１及び図２に示すように、スカンジウムを含有し、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備する（ステップＳ１：準備工程）。酸性水溶原液は、スカンジウムを含有していれば特に限定されず、例えばスカンジウムイオンを含む酸性水溶液、水酸化スカンジウム、酸化スカンジウムを含むスラリー等のスカンジウムを含む酸性水溶液等である。また、酸性水溶原液のｐＨは４未満であり、品質の安定性の観点から３以下が好ましく、２以下がさらに好ましく、１以下がさらに一層好ましい。酸性水溶原液中において、スカンジウムはイオンとして安定的に存在する。

【0029】

酸性水溶原液には、スカンジウムのほかに、スカンジウム以外の希土類元素（イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム）を含んでいてもよく、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀等の遷移金属元素を含んでいてもよく、トリウム、ウラン等の放射性元素を含んでいてもよく、そのほかのアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、亜鉛、カドミウム等の周期表第１２族元素、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム等の周期表第１３族元素、ケイ素、ゲルマニウム、スズ等の周期表第１４族元素、リン、ヒ素、アンチモン、ビスマス等の周期表第１５族元素、セレン、テルル等の周期表第１６族元素、フッ素、塩素等の周期表第１７族元素等の典型元素を含んでいてもよい。スカンジウムのほかにチタン、ジルコニウム、バナジウム及びスカンジウム以外の希土類元素から選ばれる少なくとも一種の金属イオンを含む酸性水溶原液は、効果が得られやすいため好適に用いられる。

【0030】

酸性水溶原液中のスカンジウムの濃度には特段の制限はなく、収量の関係では高いものが好ましく、５００〜５００００ｍｇ／Ｌ程度がより好ましい。なお、スカンジウム濃度は低くてもよく、例えば１０〜５００ｍｇ／Ｌ程度でも本実施の形態の分離方法においてスカンジウムを分離することができる。

【0031】

酸性水溶原液中のスカンジウム以外の元素（不純物）の濃度にも特段の制限はないが、スカンジウムの分離をしやすくするためには不純物成分が少なく、その濃度が低いものが好ましい。酸性水溶原液がチタン、ジルコニウム及びバナジウムを含んでいる場合には、それぞれ１０００ｍｇ／Ｌ以下程度がより好ましく、０ｍｇ／Ｌであることがより一層好ましい。さらに、酸性水溶原液がスカンジウム以外の希土類元素を含んでいる場合には、それぞれ１０００ｍｇ／Ｌ以下程度がより好ましく、０ｍｇ／Ｌであることがより一層好ましい。

【0032】

酸性水溶原液は、スカンジウムを含む酸性水溶液を用いたり、その溶液を粗精製処理した酸性水溶液を用いたり、水酸化スカンジウム、酸化スカンジウム等を含むスラリーに酸を混合して酸性水溶液を調製することにより準備できる。酸性水溶原液として、例えば、次のような酸性水溶液を用いることができ、スカンジウムを多く含む観点から、鉱石を酸で溶解した水溶液及び／または鉱石の残滓を酸で溶解した水溶液が好ましく、スカンジウムを含む水性スラリーと酸とを混合して、ｐＨを２以下に調整した水溶液がより好ましい。
（１）スカンジウムを含む鉱石等の材料を酸で溶解した酸性水溶液
（２）スカンジウムを含む鉱石等の材料を酸で溶解した液を加水分解または中和して他の金属成分を精製した後の酸性水溶液、あるいは他の金属成分を精製した後の残滓を酸で溶解した酸性水溶液
（３）スカンジウムを含む鉱石等の材料を予めアルカリで溶解することにより不純物を低減した後に、不純物を低減した材料に酸を混合した酸性水溶液
（４）上記（１）〜（３）の酸性水溶液に含まれるスカンジウムをイオン交換樹脂で吸着溶離したり、沈殿分離するなどしてスカンジウムを粗精製した後の酸性水溶液
（５）上記（１）〜（３）の酸性水溶液に含まれるスカンジウムをイオン交換樹脂で吸着溶離したり、沈殿分離するなどしてスカンジウムを粗精製した水酸化スカンジウム、酸化スカンジウム等を含むスラリーに酸を混合して得られた酸性水溶液
スカンジウムを含む材料としては、水溶性であってもよく、難溶性（不溶性を含む）であってもよく、例えば、種々の鉱石、鉱石から他の金属成分を精錬した後の残滓の他に、スカンジウムを含むアルミニウム合金、ニッケル・アルカリ蓄電池の陽極、メタルハライドランプ、固体酸化物燃料電池の電解質、スカンジア安定化ジルコニア等のセラミックス等の各種材料や廃棄物を使用することができる。

【0033】

鉱石としては、例えば、トルトベイト石、金鉱石、銀鉱石、銅鉱石、鉛鉱石、ビスマス鉱石、スズ鉱石、アンチモン鉱石、水銀鉱石、亜鉛鉱石、鉄鉱石、クロム鉱石、マンガン鉱石、タングステン鉱石、モリブデン鉱石、ヒ素鉱石、ニッケル鉱石、コバルト鉱石、ウラン鉱石、トリウム鉱石、リン鉱石、硫黄鉱石、バリウム鉱石、カルシウム鉱石、マグネシウム鉱石、ストロンチウム鉱石、ベリリウム鉱石、アルミニウム鉱石、チタン鉱石等が挙げられ、鉄鉱石、ニッケル鉱石、チタン鉱石、マンガン鉱石、スズ鉱石、アルミニウム鉱石等のスカンジウムを多く含んでいる鉱石が好ましい。

【0034】

鉱石等の材料を溶解する酸あるいは酸性に調整する酸は、制限なく用いることができ、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸や酢酸等の有機酸を用いることができる。また、鉱石等の材料を酸で溶解した液を加水分解したり中和したりして他の金属成分を精錬した後の液を、鉱石等の材料を溶解する酸あるいは酸性に調整する酸として用いることもできる。このような他の金属成分を精錬した後の液として、例えば、ラテライト鉱のニッケル酸化鉱に硫酸を添加して加圧浸出することによって得られる浸出液、その浸出液からニッケル成分を取り出した後の液を用いることができる。また、ルチル鉱、チタン鉄鉱等のチタン鉱石や鉄鉱石に硫酸、塩酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸、酢酸等の有機酸の酸で溶解した溶解液、その溶解液を加水分解、中和してチタン成分、鉄成分を取り出した後の液等を、鉱石等の材料を溶解する酸あるいは酸性に調整する酸として用いることができる。また、鉱石中の他の金属を塩素化し気体として取り出した後の残滓を酸で溶解した液を、鉱石等の材料を溶解する酸あるいは酸性に調整する酸として用いることができ、例えば、ルチル鉱、チタン鉄鉱等のチタン鉱石や鉄鉱石を塩素ガスで塩素化し塩化チタン、塩化鉄を取り出した後の残滓を硫酸、塩酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸、酢酸等の有機酸の酸で溶解した溶解液、その溶解液を加水分解してチタン成分、鉄成分を取り出した後の液等を用いることができる。

【0035】

一方、鉱石等の材料をアルカリで溶解する場合は、スカンジウムはアルカリには溶解し難く、ほとんどが固体成分として残るため、そのアルカリ性溶解液、または、そのアルカリ性溶解液を加水分解や中和して他の金属を取り出した後のアルカリ性液等から、スカンジウムを含む固体成分を分離し、当該固体成分に酸を混合してｐＨを酸性にして酸性水溶原液とすることができる。鉱石等の材料を溶解するアルカリは、制限なく用いることができ、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、アンモニア、アミン類等を用いることができる。鉱石等の材料をアルカリで溶解した後にｐＨを酸性に調整する酸は、制限なく用いることができ、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、王水等の無機酸や酢酸等の有機酸を用いることができ、上記の鉱石等の材料を溶解した酸性水溶液を用いてもよい。

【0036】

スカンジウムの粗精製は、上述した酸性水溶液を用いて、それに含まれるスカンジウムを従来の方法で、例えば、イオン交換樹脂で吸着し、次いで、イオン交換樹脂から溶離によって、あるいは、ｐＨ調整などして沈殿分離処理して得られた水酸化スカンジウム、酸化スカンジウム等を水に分散するなどして、スカンジウムの濃度を高めることができる。このように粗精製した液と酸とを加えて４未満にｐＨ調整した溶液も酸性水溶原液として用いることができる。

【0037】

（ｐＨ調整工程）
次に、図１及び図２に示すように、酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下の範囲に調整することにより、第１酸性水溶液を生成する（ステップＳ２：ｐＨ調整工程）。この工程（ステップＳ２）を実施することで得られる第１酸性水溶液は、図２に示すように、水酸化物として存在するＳｃ（ＯＨ）₃及びイオンとして存在するＳｃ³⁺と、酸性水溶原液からの不純物とを含む。

【0038】

この工程（ステップＳ２）においてｐＨを４以上７以下にすることによって、後述する有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）においてスカンジウムが主に抽出されると共に、不純物の抽出を低減できる。ｐＨが４未満であると、スカンジウムの抽出量が大幅に減少し、分離できるスカンジウムの収率が低下する。ｐＨが７より高いと、後述する有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）において不純物の抽出量が増加し、スカンジウムの分離効率が低下する。この観点から、ｐＨを５以上７以下の範囲に調整することが好ましく、詳細には、ｐＨを５．０以上６．５以下の範囲に調整することが好ましく、６．０以上６．５以下の範囲に調整することがさらに好ましい。

【0039】

ｐＨを調整するためのアルカリとしては、アルカリ性を呈するものであれば制限なく用いることができ、固体であっても液体であってもよい。このようなアルカリは、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物、アンモニア、アミン類等を用いることができる。

【0040】

（有機溶媒抽出工程）
次に、図１及び図２に示すように、第１酸性水溶液と、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩（以下、カルボン酸系抽出剤とも言う）を抽出剤として含む有機溶媒とを接触させて、第１酸性水溶液中のスカンジウムを有機溶媒に移動することにより、スカンジウム含有有機溶媒を生成する（ステップＳ３：有機溶媒抽出工程）。具体的には、このステップＳ３では、カルボン酸及び／またはその塩を抽出剤として含む有機溶媒と、第１酸性水溶液とを混合して、スカンジウムと抽出剤とから形成される錯体を有機溶媒に抽出する。

【0041】

ステップＳ３を実施することにより、スカンジウムを含有する有機溶媒（スカンジウム含有有機溶媒）と、スカンジウムを含有しなくなった第１酸性水溶液（抽出後の第１酸性水溶液）とが生成される。有機溶媒中のスカンジウムとカルボン酸系抽出剤とがカルボン酸スカンジウムの錯体を形成し、この錯体は有機溶媒に可溶であるので、錯体が有機溶媒に移動する。つまり、スカンジウム含有有機溶媒は、有機溶媒中の抽出剤と第１酸性水溶液中のスカンジウムイオンとにより生成されたカルボン酸スカンジウムと、不純物とを含有する。しかし、不純物の多くは抽出後の第１酸性水溶液中に残り、スカンジウム含有有機溶媒中に移動する不純物は、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）における第１酸性水溶液中の不純物よりも少ない。

【0042】

カルボン酸は、カルボキシ基を有する有機化合物であり、カルボン酸塩は、ナトリウム、カリウム、アンモニウム等の塩と、カルボン酸のカルボキシル基とが反応してなる。カルボン酸系抽出剤は、スカンジウムと錯体を形成するものであれば特に限定されず、例えば、ネオデカン酸（バーサティック酸系）、ナフテン酸系、オレイン酸系、ラウリン酸系等の公知の抽出剤を用いることができ、スカンジウムをより効果的に抽出できる観点から、ナフテン酸及び／またはネオデカン酸が好ましく用いられる。

【0043】

カルボン酸系抽出剤の割合は適宜設定することができ、有機溶媒に対して１〜５０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましい。

【0044】

また、有機相（スカンジウム含有有機溶媒）と水相（抽出後の第１酸性水溶液）との界面に第三相が生成することを抑制するために、有機溶媒に改質剤を添加してもよい。改質剤としては、ノニルフェノール、１−デカノール、イソデカノール、１−オクタノール、２−エチルヘキサノール等の長鎖アルキル化合物や、リン酸トリブチル（ＴＢＰ）、トリオクチルホスフェート（ＴＯＰ）、トリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）等のリン酸アルキル化合物、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、第４級アンモニウム塩等のアミン類等が一例として挙げられる。第三相生成が抑制できるだけでなく、後述する逆抽出工程（ステップＳ４）でスカンジウムの回収率を向上することができるため、リン酸トリブチルが好ましく用いられる。改質剤の添加量は適宜設定することができ、有機溶媒に対して１〜５０質量％が好ましく、５〜４０質量％がより好ましい。

【0045】

スカンジウムの溶媒抽出操作は、任意の液液接触装置を用いて、カルボン酸系抽出剤や必要に応じて改質剤を含む有機溶媒と酸性水溶原液とを適当な温度で一定時間、公知の手順で液液接触させ、次いで静置分離または遠心分離によって抽出剤相と水溶液相とに分離することにより行うことができる。液液接触装置としては、例えば遠心抽出機、ミキサー、振とう機、分液漏斗、多段式の液液接触装置、より具体的には向流多段のミキサーセトラー抽出装置が挙げられ、連続法及び回分法のいずれであってもよい。また、処理温度は、抽出操作前の酸性水溶原液及び抽出剤の温度を保持するように設定することが好ましいが、有機溶媒の引火点、相分離速度、抽出剤相の安定性などの点から、２０〜７０℃に保つのが好ましい。溶媒抽出は１回に限ることはなく、数回に分けて行ってもよい。

【0046】

有機溶媒としては特に制限なく用いることができ、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、アミルベンゼン、ジアミルベンゼン、アミルトルエン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン等の芳香族系炭化水素化合物類；ケロシン、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、イソヘキサン、ｎ−ヘプタン、イソヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ｎ−デカン、ｎ−ドデカン、シクロヘキサン、クロロホルム、テトラクロロメタン、クロロエタン、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、２−クロロプロパン、１，２−ジクロロプロパン、１，２，３−トリクロロプロパン、１−クロロヘキサン、石油エーテル、石油ベンジン、リグロイン、ｎ−パラフィン等の脂肪族系炭化水素化合物類；アイソパー（エクソン モービル コーポレーション社の登録商標）、ソルベッソ（エクソン モービル コーポレーション社の登録商標）、エクソール（エクソン モービル コーポレーション社の登録商標）等の工業用希釈剤などが一例として挙げられる。また、これらの有機溶媒は１種または２種以上を混合して使用してもよい。

【0047】

（逆抽出工程）
次に、図１及び図２に示すように、スカンジウム含有有機溶媒と、第２酸性水溶液とを接触させて、スカンジウム含有有機溶媒中のスカンジウムを第２酸性水溶液に移動することにより、スカンジウム含有水溶液を生成する（ステップＳ４：逆抽出工程）。具体的には、このステップＳ４では、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）で抽出したスカンジウムを含む有機溶媒（スカンジウム含有溶媒）と第２酸性水溶液とを混合して、スカンジウムを第２酸性水溶液に逆抽出して精製と濃縮とを行う。ステップＳ４を実施することにより、スカンジウムを含有する第２酸性水溶液（スカンジウム含有水溶液）と、スカンジウムを含有しなくなった有機溶媒（逆抽出後の有機溶媒）とが生成される。スカンジウム含有水溶液は、第２酸性水溶液によってスカンジウム含有有機溶媒中のスカンジウムから生成されるスカンジウムイオンと、スカンジウム含有有機溶媒中の一部の不純物とを含有する。このスカンジウム含有水溶液中の不純物は、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）のスカンジウム含有有機溶媒中の不純物よりも少ない、または同程度である。つまり、スカンジウム含有水溶液中の不純物は、準備工程（ステップＳ１）における酸性水溶原液及びｐＨ調整工程（ステップＳ２）における第１酸性水溶液中の不純物よりも少ない。

【0048】

第２酸性水溶液は、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、酢酸等の有機酸を用いることができる。スカンジウムの逆抽出操作は、液液接触装置を用いて、有機溶媒と第２酸性水溶液とを適当な温度で一定時間、公知の手順で液液接触させ、次いで静置分離または遠心分離によって水溶液相（スカンジウム含有水溶液）と有機相（逆抽出後の有機溶媒）とに分離することにより行うことができる。液液接触装置としては、例えば遠心抽出機、ミキサー、振とう機、分液漏斗、多段式の液液接触装置、より具体的には向流多段のミキサーセトラー抽出装置や遠心抽出機が挙げられ、連続法及び回分法のいずれであってもよい。逆抽出は１回に限ることはなく、数回に分けて行ってもよい。また、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）及び逆抽出工程（ステップＳ４）は１回に限ることはなく、数回繰り返することによりスカンジウムの濃度を高めることができるため好ましい。このようにして、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）及び逆抽出工程（ステップＳ４）を行うと、スカンジウムの純度は例えば９９.０質量％以上となり、好ましくは９９．５質量％以上とすることができる。

【0049】

（析出工程）
次に、図１及び図２に示すように、スカンジウム含有水溶液と、析出剤とを接触させて、スカンジウム化合物を析出する（ステップＳ５：析出工程）。具体的には、逆抽出工程（ステップＳ４）において逆抽出したスカンジウム含有水溶液と析出剤を含有する水溶液とを混合することによりスカンジウムを析出させ、スカンジウムを沈殿物として回収する。このステップＳ５を実施することにより、スカンジウム含有水溶液中のスカンジウムと析出剤とが反応して、沈殿物としてのスカンジウム化合物が生成される。混合溶液中には、スカンジウム含有水溶液中の不純物は維持されるが、スカンジウム含有水溶液中に含有される不純物は低減されているので、沈殿物中に含有される不純物を低減できる。なお、不純物は、基本的には混合溶液中にイオンとして存在する。

【0050】

析出剤は、スカンジウムを析出するものであれば特に限定されないが、スカンジウムの析出が容易である観点から、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩（以下、カルボン酸系析出剤とも言う）であることが好ましい。また、スカンジウム含有水溶液と接触させる析出剤は、固体の状態で用いてもよく、析出剤を含む水溶液として用いてもよい。

【0051】

カルボン酸系析出剤として、例えば、ギ酸（メタン酸）、酢酸（エタン酸）、プロピオン酸（プロパン酸）、酪酸（ブタン酸）、吉草酸（ペンタン酸）、カプロン酸（ヘキサン酸）、エナント酸（ヘプタン酸）、カプリル酸（オクタン酸）等の脂肪酸、乳酸（２−ヒドロキシプロパン酸）、リンゴ酸（２−ヒドロキシブタン二酸）、クエン酸（２−ヒドロキシプロパントリカルボン酸）等のヒドロキシ酸、シュウ酸（エタン二酸）、マロン酸（プロパン二酸）、コハク酸（ブタン二酸）グルタル酸（ペンタン二酸）、アジピン酸（ヘキサン二酸）、フマル酸（（Ｅ）−ブタ−２−エン二酸）、マレイン酸（（Ｚ）−ブタ−２−エン二酸）等のジカルボン酸等やそれらの塩を用いることができ、シュウ酸等のジカルボン酸及び／またはその塩が好ましい。

【0052】

なお、析出剤は、カルボン酸系析出剤に特に限定されず、炭酸ガス、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等の炭酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム等のアルカリ塩であってもよい。

【0053】

スカンジウムに対するカルボン酸系析出剤の割合は、１．０〜５．０モルが好ましく、１．５〜３．０モルがより好ましい。

【0054】

スカンジウムの析出操作は、析出装置を用いて、スカンジウムと析出剤とを適当な温度で一定時間、公知の手順で接触させて反応させる。得られた沈殿物はスカンジウム化合物であり、カルボン酸系析出剤を用いる場合の沈殿物はカルボン酸スカンジウムの化合物である。このスカンジウム化合物は、必要に応じて分別して回収する。分別操作は通常の装置で行うことができ、濾過機、静置分離機、遠心分離機等を用いることができる。

【0055】

このようにして、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）、逆抽出工程（ステップＳ４）及び析出工程（ステップＳ５）を行うと、スカンジウムの純度を例えば９９.３質量％以上とすることができ、好ましくは９９．７質量％以上、より好ましくは９９．９質量％とすることができる。特に、トリウム、ウラン等を含む酸性水溶原液から、高純度にスカンジウムを分離することができる。

【0056】

（乾燥／焼成工程）
次に、図１に示すように、スカンジウム化合物を乾燥及び／または焼成する（ステップＳ６：乾燥／焼成工程）。この工程（ステップＳ６）では、析出工程（ステップＳ５）で得られた沈殿物を乾燥及び／または焼成することにより、酸化スカンジウム等の粉末として回収することができる。なお、この工程（ステップＳ６）は省略されてもよい。

【0057】

乾燥条件及び／または焼成条件は適宜設定することができ、例えば、乾燥温度は８０〜１５０℃程度が適当であり、乾燥時間は１〜２４時間程度が適当である。また、例えば、焼成温度は３００〜１２００℃程度であり、焼成時間は１〜２４時間程度が適当である。

【0058】

続いて、本実施の形態のスカンジウムの分離方法において、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）及び有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）での反応機構について説明する。

【0059】

ｐＨ調整工程（ステップＳ２）において、酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下に調整すると、下記の化学式１の右側への析出反応が起こる。
Ｓｃ³⁺＋３ＯＨ^-⇔Ｓｃ（ＯＨ）₃・・・・（化学式１）

【0060】

化学式１は平衡状態であるので、第１酸性水溶液中の全てのスカンジウムがＳｃ（ＯＨ）₃として沈殿しているのではなく、第１酸性水溶液中に溶解するＳｃ³⁺としても存在している。

【0061】

有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）におけるカルボン酸系抽出剤を用いたスカンジウムの抽出では、下記の化学式２に示すように、スカンジウムイオンとカルボン酸系抽出剤とが錯体を形成する。
Ｓｃ³⁺＋３ＨＡ⇔ＳｃＡ₃＋３Ｈ⁺・・・・（化学式２）
なお、化学式２中、ＨＡはプロトン（Ｈ⁺）を有する抽出剤であり、Ａは炭素を含むアルキル基であり、ネオデカン酸の場合のＡ^-はＣ₉Ｈ₁₉ＣＯＯ^-である。

【0062】

この錯体（ＳｃＡ₃）は有機溶媒に可溶であるので、図２のＳ３に示すように、錯体が有機相に移動する。化学式２の右側への反応が促進されることによって、第１酸性水溶液中のスカンジウムを有機溶媒に移動することができる。

【0063】

ここで、化学式２において平衡が右に移動し、スカンジウムの抽出が起こるためには、抽出剤のプロトンが解離している必要がある。

【0064】

有機溶媒中ではプロトンは解離せず、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）において、抽出剤（ＨＡ）と第１酸性水溶液中のＳｃ³⁺とが接触した時点で、下記の化学式３の反応が生じる。
ＨＡ⇔Ａ^-＋Ｈ⁺・・・・（化学式３）

【0065】

化学式３において、ｐＨが高いほど平衡は右に移動し、スカンジウムイオンと錯体を形成できるＡ^-が多くなる。ｐＨ調整工程（ステップＳ３）において酸性水溶原液のｐＨを４未満とすると、プロトンの解離が十分でなく、スカンジウムの抽出量が低下する。つまり、準備工程（ステップＳ１）で準備した第１酸性水溶液のｐＨが４未満の場合、第１酸性水溶原液と有機溶媒とを接触させると、プロトンの解離が十分でないため、スカンジウムの抽出量が低下する。このため、本実施の形態では、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）において、第１酸性水溶原液とアルカリとを混合して、第１酸性水溶液のｐＨを４以上に調整することにより、化学式２において右側への反応を促進している。

【0066】

なお、ｐＨが７を超える酸性水溶原液と有機溶媒とを接触させると、スカンジウムの抽出量が増えると共に、スカンジウム以外の不純物の抽出量の増えてしまう。このため、本実施の形態では、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）において、第１酸性水溶原液とアルカリとを混合して、第１酸性水溶液のｐＨを７以下に調整している。

【0067】

化学式２で溶解しているＳｃ³⁺が有機溶媒に抽出されると、系内のＳｃ³⁺が減少し、化学式１の平衡が左へ移動する。このため、化学式１における左側の反応、つまり、Ｓｃ（ＯＨ）₃の一部が溶解してＳｃ³⁺が生じる反応が起こる。したがって、化学式２の右側への反応が促進され続けるとともに、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）で水酸化物として存在するスカンジウムも有機溶媒に抽出されるので、高精度にスカンジウムの錯体（カルボン酸スカンジウム）を生成できる。

【0068】

以上説明したように、本実施の形態におけるスカンジウムの分離方法は、スカンジウムを含有し、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備する工程（ステップＳ１）と、酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下の範囲に調整することにより、第１酸性水溶液を生成する工程（ステップＳ２）と、第１酸性水溶液と、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩を抽出剤として含む有機溶媒とを接触させて、第１酸性水溶液中のスカンジウムを有機溶媒に移動することにより、スカンジウム含有有機溶媒を生成する工程（ステップＳ３）と、スカンジウム含有有機溶媒と、第２酸性水溶液とを接触させて、スカンジウム含有有機溶媒中のスカンジウムを第２酸性水溶液に移動することにより、スカンジウム含有水溶液を生成する工程（ステップＳ４）とを備えている。

【0069】

本実施の形態におけるスカンジウムの分離方法によれば、準備工程（ステップＳ１）においてスカンジウムを含む原料として、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備している。このため、難溶性のスカンジウム原料を用いても、酸性水溶原液中にスカンジウムイオンとして溶解させることができるので、酸性水溶原液中のスカンジウムの含有量の低下を抑制できる。このスカンジウムの含有量の低下を抑制した酸性水溶原液を用いて、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）前に、アルカリを用いてｐＨを４以上７以下の範囲に調整し、抽出剤としてナフテン酸、ネオデカン酸等のカルボン酸及び／またはその塩を用いて溶媒抽出することにより、チタン、ジルコニウム、バナジウムなど、及びスカンジウム以外の希土類元素等の不純物の抽出を低く抑えることができる。この効果は、本発明者らが鋭意検討した結果、上述したｐＨ調整工程（ステップＳ２）及び有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）での反応機構の知見に想到し、見出した効果である。このため、特許文献１のようにスクラビング工程を実施しなくても、不純物を低減してスカンジウムを分離できる。また、抽出したスカンジウムを含有するスカンジウム含有有機溶媒と、硫酸、塩酸等の第２酸性水溶液とを接触させることにより、スカンジウムを第２酸性水溶液に移動することができる。したがって、生産性を向上してスカンジウムを分離することができる。

【0070】

また、本実施の形態のスカンジウムの分離方法において好ましくは、スカンジウム含有水溶液と、析出剤とを接触させて、スカンジウム化合物を析出する工程（ステップＳ５）をさらに備える。これにより、逆抽出工程（ステップＳ４）で得られたスカンジウム含有水溶液に、シュウ酸等のカルボン酸及び／またはその塩等を析出剤として混合しスカンジウム化合物を析出させることができるので、生産性を向上してスカンジウムを分離することができる。

【0071】

また、本実施の形態のスカンジウムの分離方法において好ましくは、スカンジウム化合物を乾燥及び／または焼成する工程（ステップＳ６）をさらに備える。これにより、酸化スカンジウム等の粉末として回収することができる。

【0072】

逆抽出工程（ステップＳ４）を実施することにより分離されたスカンジウム含有水溶液と、ジルコニウム水溶液との混合により共沈殿物を形成させ、それを焼成してスカンジア安定化ジルコニアを製造することができる。また、乾燥／焼成工程（ステップＳ６）を実施することにより分離されたスカンジウムが水酸化スカンジウム、酸化スカンジウム等の粉末であれば、この粉末を、酸化ジルコニウムと混合し焼成してスカンジア安定化ジルコニアを製造することができる。本実施の形態におけるスカンジウムの分離方法によれば、生産性を向上しつつ、不純物を低減して純度が高くなるようにスカンジウムを分離することができる。つまり、本実施の形態におけるスカンジウムの分離方法によれば、高効率かつ簡便にスカンジウムを精製することができる。したがって、本実施の形態により得られたスカンジウムを用いたスカンジア安定化ジルコニアは固体酸化物燃料電池の電解質に有用であり、また、酸化スカンジウムを還元して金属にすることができ、また、ヨウ化してヨウ化スカンジウム等の化合物として用いることもできる。

【0073】

（実施の形態２）
図３及び図４を参照して、本発明の実施形態２のスカンジウムの分離方法について説明する。

【0074】

まず、図３及び図４に示すように、スカンジウムを含有し、ｐＨが４未満の酸性水溶原液を準備する（ステップＳ１：準備工程）。このステップＳ１は、実施の形態１と同様であるので、その説明を繰り返さない。

【0075】

次に、図３及び図４に示すように、酸性水溶原液とアルカリとを混合して、ｐＨを４以上７以下の範囲に調整することにより、第１酸性水溶液を生成する（ステップＳ２：ｐＨ調整工程）。このステップＳ２は、実施の形態１と同様であるので、その説明を繰り返さない。

【0076】

次に、図３及び図４に示すように、第１酸性水溶液と、カルボン酸及び／またはカルボン酸塩を抽出剤として含む有機溶媒とを接触させて、第１酸性水溶液中のスカンジウムを有機溶媒に移動することにより、スカンジウム含有有機溶媒を生成する（ステップＳ３：有機溶媒抽出工程）。

【0077】

本実施の形態では、実施の形態１の逆抽出工程（ステップＳ４：逆抽出工程）を省略し、次に、図３及び図４に示すように、スカンジウム含有有機溶媒と、析出剤とを接触させて、スカンジウム化合物を生成する（ステップＳ５：析出工程）。具体的には、抽出したスカンジウムを含む有機溶媒と析出剤とを混合して、スカンジウムを析出させる。このステップＳ５を実施することにより、スカンジウム含有有機溶媒中のスカンジウムと析出剤とが反応して、スカンジウム化合物が得られる。本実施の形態の逆抽出工程（ステップＳ４）は、析出剤と接触させる対象がスカンジウム含有有機溶媒である点において実施の形態１と異なり、それ以外は実施の形態１と同様である。

【0078】

次に、図３に示すように、スカンジウム化合物を乾燥及び／または焼成する（ステップＳ６：乾燥／焼成工程）。このステップＳ６は、実施の形態１と同様であるので、その説明を繰り返さない。なお、このステップＳ６は省略されてもよい。

【0079】

以上の工程（ステップＳ１〜Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６）を実施することにより、生産性を向上してスカンジウムを分離することができる。このように、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）の後に、逆抽出工程（ステップＳ４）を実施せずに、析出工程（ステップＳ５）を行っても、スカンジウムの純度を例えば９９.０質量％以上、好ましくは９９．５質量％以上とすることができる。

【実施例】

【0080】

以下、本発明を実施例及び比較例により説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。

【0081】

（実施例１）
まず、準備工程（ステップＳ１）として、不純物を含む水酸化スカンジウムを水に分散させ、硫酸を加えてｐＨ１．０に調整し、９０℃、３時間加熱することでスカンジウムを溶解させた酸性水溶原液を得た。

【0082】

次に、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）として、この酸性水溶原液に水酸化ナトリウムを加えてｐＨ６．５に調整した（第１酸性水溶液：試料Ａ）。

【0083】

次に、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）として、この酸性水溶原液（水相）１００ｍＬと、ネオデカン酸（抽出剤）及びリン酸トリブチル（改質剤）をそれぞれ１０質量％及び３０質量％の濃度となるようケロシンに溶解させた有機溶剤１００ｍＬとを５００ｍＬ分液漏斗に入れ、２０分間縦型振とう機で混合し、スカンジウムを抽出した。振とう後、分液漏斗を静置し、有機相（スカンジウム含有有機溶媒）と水相（抽出後の第１酸性水溶液）とに分離させた。

【0084】

次いで、逆抽出工程（ステップＳ４）として、スカンジウムを抽出した有機相（スカンジウム含有有機溶媒）８０ｍＬと２Ｍ硫酸（第２酸性水溶液）２０ｍＬとを５００ｍＬ分液漏斗に入れ、２０分間縦型振とう機で混合し、スカンジウムを逆抽出した。振とう後、分液漏斗を静置し、有機相（逆抽出後の有機溶媒）と水相（スカンジウム含有水溶液：試料Ｂ）とを分離させた。

【0085】

ｐＨ調整工程（ステップＳ２）後または有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）前の第１酸性水溶液（試料Ａ）及び逆抽出工程（ステップＳ４）後のスカンジウム含有水溶液（試料Ｂ）の各元素濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）及び誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）でそれぞれ分析した。その結果をそれぞれ表１及び表２に示す。

【0086】

【表1】

【0087】

【表2】

【0088】

表１及び表２に示すように、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）及び逆抽出工程（ステップＳ４）の実施によって、不純物元素が分離され、スカンジウムを高精度に分離できることが分かった。以上より、実施例１のスカンジウムの分離方法によれば、生産性を向上できることが確認できた。

【0089】

（実施例２）
まず、準備工程（ステップＳ１）として、不純物を含む水酸化スカンジウムを水に分散させ、塩酸を加えてｐＨ１．０に調整し、９０℃、３時間加熱することでスカンジウムを溶解させた酸性水溶原液を得た。

【0090】

次に、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）として、その水溶液に水酸化ナトリウムを加えてｐＨ６．０に調整した。

【0091】

次に、実施例１と同様に、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）及び逆抽出工程（ステップＳ４）を実施して、スカンジウムの抽出及び逆抽出を行い、抽出前の水相（第１酸性水溶液：試料Ｃ）及び逆抽出後の水相（スカンジウム含有水溶液：試料Ｄ）を得た。

【0092】

ｐＨ調整工程（ステップＳ２）後または有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）前の水相、すなわち第１酸性水溶液（試料Ｃ）及び逆抽出工程（ステップＳ４）後のスカンジウム含有水溶液（試料Ｄ）の各元素濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）及び誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）でそれぞれ分析した。その結果をそれぞれ表３及び表４に示す。

【0093】

【表3】

【0094】

【表4】

【0095】

表３及び表４に示すように、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）及び逆抽出工程（ステップＳ４）の実施によって、不純物元素が分離され、スカンジウムを高精度に分離できることが分かった。以上より、実施例２のスカンジウムの分離方法によれば、生産性を向上できることが確認できた。

【0096】

（実施例３）
実施例３では、析出工程（ステップＳ５）をさらに実施した。具体的には、実施例１の試料Ｂ及び実施例２の試料Ｄのスカンジウム含有水溶液と、析出剤としてのシュウ酸（スカンジウムに対して１．５モル倍）とを反応槽で混合しスカンジウム化合物としてのシュウ酸スカンジウムを析出させた。

【0097】

次に、スカンジウム化合物を含有する水溶液を濾過し、乾燥し、９００℃の温度で焼成して酸化スカンジウムを回収した（試料Ｅ及びＦ）。

【0098】

試料Ｅ及びＦの各元素濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）及び誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）で分析した結果、スカンジウムの純度は９９．９質量％であることが分かった。以上より、実施例３のスカンジウムの分離方法によれば、生産性を向上できることが確認できた。

【0099】

さらに、実施例３で得られたシュウ酸スカンジウム沈殿物、その乾燥物、及び焼成した酸化スカンジウムを公知の方法により処理してスカンジア安定化ジルコニアを製造することができることを確認した。さらに、それらは固体酸化物燃料電池の電解質として作用することを確認した。

【0100】

（実施例４）
まず、準備工程（ステップＳ１）として、不純物を含む水酸化スカンジウムを水に分散させ、硫酸を加えてｐＨ０．５に調整し、スカンジウムを溶解させた。次いでアンモニア水を加えてｐＨ２．５に調整し、９０℃、１時間加熱し、チタンなどの不純物を水酸化物として析出させた。これをろ過し、ろ液を回収することで酸性水溶原液を得た。

【0101】

次に、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）として、この酸性水溶原液にアンモニア水を加えてｐＨ６．５に調整した（第１酸性水溶液：試料Ｇ）。

【0102】

次に、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）として、この酸性水溶原液（水相）１５ｍＬと、ネオデカン酸（抽出剤）及びリン酸トリブチル（改質剤）をそれぞれ１０質量％及び３０質量％の濃度となるようケロシンに溶解させた有機溶剤１５ｍＬとを５０ｍＬ遠沈管に入れ、２０分間縦型振とう機で混合し、スカンジウムを抽出した。振とう後、遠沈管を静置し、有機相（スカンジウム含有有機溶媒）と水相（抽出後の第１酸性水溶液：試料Ｈ）とに分離させた。

【0103】

次いで、逆抽出工程（ステップＳ４）として、スカンジウムを抽出した有機相（スカンジウム含有有機溶媒）１０ｍＬと０．４Ｎ塩酸（第２酸性水溶液）１０ｍＬとを５０ｍＬ遠沈管に入れ、２０分間縦型振とう機で混合し、スカンジウムを逆抽出した。振とう後、遠沈管を静置し、有機相（逆抽出後の有機溶媒）と水相（スカンジウム含有水溶液：試料Ｉ）とを分離させた。

【0104】

試料Ｇ、試料Ｈ及び試料Ｉの各元素濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）で分析した。その結果を表５に示す。

【0105】

【表5】

【0106】

実施例１及び２と同様、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）及び逆抽出工程（ステップＳ４）の実施によって、不純物元素が分離され、スカンジウムを高精度に分離できることが分かった。また逆抽出工程でのスカンジウム回収率は９０％程度と高い値であった。

【0107】

（実施例５）
有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）において、有機溶剤としてネオデカン酸（抽出剤）のみを１０質量％の濃度となるようケロシンに溶解させたものを用いる以外は、実施例４と同様にして準備工程（ステップＳ１）、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）、有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）、逆抽出工程（ステップＳ４）を実施し、抽出後の第１酸性水溶液（試料Ｊ）及び逆抽出後のスカンジウム含有水溶液（試料Ｋ）を得た。

【0108】

試料Ｊ及び試料Ｋの各元素濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）で分析した。その結果を表６に示す。

【0109】

【表6】

【0110】

有機溶媒に改質剤（リン酸トリブチル）を添加しない場合でも、逆抽出工程（ステップＳ４）後のスカンジウム含有水溶液中の不純物は低減していたが、実施例５の試料Ｋは実施例４の試料Ｉに比べるとスカンジウム濃度は低いことが分かった。実施例５と実施例４の結果から、有機溶媒への改質剤（リン酸トリブチル）の添加は、逆抽出工程（ステップＳ４）での回収効率の向上に寄与していることが分かった。しかしながら、実施例５の改質剤（リン酸トリブチル）を使用しない場合は、逆抽出工程を複数回繰り返すことによりスカンジウム濃度は高くなり、回収は可能であることを確認した。

【0111】

（比較例１及び２）
実施例１及び２において、それぞれ得た酸性水溶原液をそのｐＨのまま有機溶媒抽出を行ったこと以外は、実施例１及び２と同様にして、図２の逆抽出工程（ステップＳ４）の右側の「Ｓｃ含有水溶液」で表した相に対応する相として、比較例１の試料Ｌ及び比較例２の試料Ｍを得た。つまり、比較例１及び２では、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）を実施しなかったので、ｐＨが１．０の酸性水溶原液と、カルボン酸系抽出剤を含む有機溶媒とを接触させた。

【0112】

（比較例３及び４）
実施例１及び２において、抽出剤として２−エチルヘキシルホスホン酸−モノ−２−エチルヘキシルを使用したこと以外は実施例１及び２と同様にして、図２の逆抽出工程（ステップＳ４）の右側の「Ｓｃ含有水溶液」で表した相に対応する相として、比較例３の試料Ｎ及び比較例４の試料Ｏを得た。つまり、比較例３及び４では、ｐＨ調整工程（ステップＳ２）を実施した第１酸性水溶液と、カルボン酸系抽出剤を含まない有機溶媒とを接触させた。

【0113】

逆抽出工程後の水相（試料Ｌ〜Ｏ）の各元素濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）及び誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）でそれぞれ分析した。

【0114】

その結果、比較例１及び２の試料Ｌ及びＭからはスカンジウムも不純物も検出されず、比較例３及び４の試料Ｎ及びＯからはスカンジウムは検出されなかったが、イットリウムなどの不純物が検出された。これは、比較例１及び２では水相のｐＨが低く、スカンジウム及び不純物が有機相（図２の有機溶媒抽出工程（ステップＳ３）の右側の「Ｓｃ含有有機溶媒」で表した相に対応する相）に抽出されなかったことを示していると考えられる。一方、比較例３及び４ではスカンジウムは不純物と共に有機相（図２のＳ３の「Ｓｃ含有有機溶媒」で表した相に対応する相）に抽出されたものの、第２酸性水溶液でスカンジウムが逆抽出できなかったことを示していると考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0115】

本発明のスカンジウムの分離方法で分離したスカンジウムは、生産性を向上して分離され、かつ不純物が少なく純度が高いため、種々の用途に用いることができる。具体的には、固体酸化物燃料電池の電解質に有用なスカンジア安定化ジルコニア等を製造することができる。

【0116】

今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】