特許 7165307 濾過膜の洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-26

(45)【発行日】2022-11-04

(54)【発明の名称】濾過膜の洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 59/00 20060101AFI20221027BHJP

   C22B 3/44 20060101ALI20221027BHJP

   C22B 3/22 20060101ALI20221027BHJP

   B01D 65/06 20060101ALI20221027BHJP

【ＦＩ】

C22B59/00

C22B3/44 101A

C22B3/22

B01D65/06

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019143909

(22)【出願日】2019-08-05

(65)【公開番号】P2021025090

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-07-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123869

【弁理士】

【氏名又は名称】押田 良隆

(72)【発明者】

【氏名】小原 剛

(72)【発明者】

【氏名】小林 宙

(72)【発明者】

【氏名】中井 修

【審査官】向井 佑

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－９０８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０４０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１０６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４３２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１８９８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｂ ５９／００

Ｃ２２Ｂ ３／００

Ｂ０１Ｄ ６５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有価金属イオンと鉄イオンを含む不純物元素イオンを含有する酸性溶液に、アルカリを添加して前記鉄イオンから水酸化鉄の固形物を生成し、前記有価金属イオンと前記水酸化鉄と前記不純物元素イオンを含有するスラリーを得た後、前記スラリーを固液分離して有価金属イオンを含有する溶液を得る工程において、
前記固液分離が、前記溶液を濾過膜による濾過操作による固液分離処理で、
前記濾過膜を洗浄する操作を、少なくとも前記固液分離処理後、或いは分離中に、以下の手順で行なうことを特徴とする濾過膜の洗浄方法。
（記）
（１）前記濾過膜に水を接触させて水洗浄する工程（１）。
（２）前記水洗浄する工程（１）を経た水洗済濾過膜に、ｐＨが１０～１４のアルカリ溶液を接触させてアルカリ洗浄する工程（２）。
（３）前記アルカリ洗浄する工程（２）を経たアルカリ洗浄済濾過膜に、ｐＨが４～６の酸性溶液を接触さて酸洗浄する工程（３）。

【請求項2】

前記不純物元素イオンが、鉄イオンを含み、アルミニウムイオン、クロムイオン、マンガンイオンの１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の濾過膜の洗浄方法。

【請求項3】

前記有価金属イオンが、スカンジウムイオンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の濾過膜の洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有価金属のスカンジウム成分を含有する酸性溶液から水酸化鉄を濾過する際に用いる濾過膜の洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スカンジウムは、高強度アルミニウム合金の添加成分などとして極めて有用である。しかしながら、生産量が少なく、高価であるため、広く用いられるには至っていなかった。
ところで、近年、特許文献１に記載されるように、スカンジウムも含有されるラテライト鉱やリモナイト鉱等のニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高圧酸浸出（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ａｃｉｄ Ｌｅａｃｈ；ＨＰＡＬ）プロセスが工業化されている。

【0003】

このＨＰＡＬプロセスでは、ニッケル酸化鉱石を硫酸と共に加圧容器に装入して２４０℃～２６０℃程度の高温に加熱し、ニッケルを含有する浸出液と浸出残渣とを得、次いで加圧容器から取り出して固液分離する。そして、得られた浸出液に対してアルカリなどの中和剤を添加して不純物を分離し、次いで硫化剤を添加することでニッケルをニッケル硫化物として硫化後液から分離して回収するものである。
さらに、そのＨＰＡＬプロセスを用いた場合、酸化鉱石に含有されたスカンジウムはニッケルと共に浸出液中に浸出されるが、硫化剤を添加しても硫化物は生成せず、硫化後液に含まれるようになる。つまり、ＨＰＡＬプロセスを使用することによって、ニッケルとスカンジウムとを効果的に分離できる。

【0004】

しかしながら、ＨＰＡＬプロセスでニッケルと分離されたスカンジウムは溶液中に希薄な濃度で存在し、また多種多様な不純物も共存するために、そのままでは回収できたとは言い難く濃縮や不純物を分離する精製が必要となる。
ところで、ニッケル酸化鉱石中に含まれる具体的な不純物として、産出する地域によって種類や量の大小にバラツキはあるものの、鉄やアルミニウムの他に、マンガンやマグネシウムなど様々な元素が知られている。

【0005】

そこで、上記のような溶液からのスカンジウムの濃縮や分離を、ＨＰＡＬプロセスとキレート樹脂を用いて行う方法が、例えば特許文献２に提案されている。
特許文献２の方法は、ニッケル含有酸化鉱石を酸化性雰囲気の高温高圧のもとで酸性水溶液中にニッケルとスカンジウムとを選択的に浸出させて酸性溶液を得た後、その酸性溶液のｐＨを２～４の範囲に調整し、さらに硫化剤の使用によってニッケルを硫化物として選択的に沈澱回収するものである。

【0006】

このＨＰＡＬプロセスで得たニッケル回収後の硫化後液をキレート樹脂に接触させてスカンジウムをキレート樹脂に吸着させ、次にキレート樹脂を希酸で洗浄して一部の不純物を分離し、さらに強酸をキレート樹脂に接触させてスカンジウムを溶離するものである。

【0007】

さらに、特許文献３及び４に開示するように、溶媒抽出方法を用いてスカンジウムを回収する方法も提案されている。
例えば、特許文献３では、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用いて、スカンジウムを有機溶媒中に抽出する方法が開示されている。
また、特許文献４では、バッチ処理によって、スカンジウムを選択的に分離回収する方法も開示されている。

【0008】

これらの方法で回収されるスカンジウムの品位は、酸化スカンジウムに換算して９５％～９８％程度の純度が得られることが知られている。ところが、前述の合金への添加等の用途に対しては十分な品位であるが、近年需要が高まっている燃料電池の電解質等の用途に対しては、燃料電池の特性を発揮するために、例えば９９．９％程度のさらに高純度な品位が必要とされる。また、特定の元素によっては、許容できる上限の品位があり、特定の元素の除去も必要となる。

【0009】

また特許文献５には、スカンジウムを含有する溶液から、アミン系抽出剤を用いた溶媒抽出とシュウ酸化処理を行うスカンジウムの精製方法が開示されている。
この特許文献５の方法を用い、さらに得たシュウ酸スカンジウムを焙焼することで、９９．９％の高純度な酸化スカンジウムの固体を回収できる。

【0010】

このように、高純度の酸化スカンジウムを回収することは可能になったが、工業的な操業に関しては依然として生産性が低下する様々な課題があった。
具体的な課題の一つとして、上述の硫化後液やその後の溶液には多量の鉄が共存することが多い。工業的にはスカンジウムを含有する溶液にアルカリなどの中和剤を添加して中和し水酸化鉄を生成させ、固液分離して鉄を除去することが行われる。
この固液分離においては、フィルタープレスなどの固液分離装置に用いる濾布などの濾過膜に水酸化鉄などの沈澱物が詰り、濾過を止めて濾過膜を洗浄する頻度が増加する事態がしばしば生じる。

【0011】

濾布が詰まった場合、水などで洗浄し、濾過能力を回復することが行われる。上記の水酸化鉄の場合は水だけで完全に洗浄するのは容易でなく、酸性の溶液を用いて濾布を洗浄し、水酸化鉄を溶解することが行われてきた。
しかし、スカンジウムなどの有価金属と鉄とアルミニウム、クロム、マンガンなどの不純物元素イオンを含有する溶液の中和の場合、酸性溶液だけの洗浄ではすぐに詰まってしまうなど濾過能力の回復は容易でなく生産性の向上に対して阻害する原因の一つとなっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開２００５－３５０７６６号公報

【文献】特開平９－１９４２１１号公報

【文献】特開平９－２９１３２０号公報

【文献】国際公開第２０１４／１１０２１６号

【文献】特開２０１６－１０８６６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は、スカンジウムなどの有価金属元素と、鉄を含むアルミ、クロム、マンガンなどの不純物をイオンとして含有する酸性溶液から、スカンジウム成分を精製する工程において、前記酸性溶液を中和し、固液分離する際に、使用する濾過膜の効率的且つ生産性の向上に寄与する洗浄方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の課題を解決するための本発明の第１の発明は、有価金属イオンと鉄イオンを含む不純物元素イオンを含有する酸性溶液に、アルカリを添加して前記鉄イオンから水酸化鉄の固形物を生成し、前記有価金属イオンと前記水酸化鉄と前記不純物元素イオンを含有するスラリーを得た後、前記スラリーを固液分離して有価金属イオンを含有する溶液を得る工程において、
前記固液分離が、前記溶液を濾過膜による濾過操作による固液分離処理で、
前記濾過膜を洗浄する操作を、少なくとも前記固液分離処理後、或いは分離中に、以下の手順で行なうことを特徴とする濾過膜の洗浄方法。
（記）
（１）前記濾過膜に水を接触させて水洗浄する工程（１）。
（２）前記水洗浄する工程（１）を経た水洗済濾過膜に、ｐＨが１０～１４のアルカリ溶液を接触させてアルカリ洗浄する工程（２）。
（３）前記アルカリ洗浄する工程（２）を経たアルカリ洗浄済濾過膜に、ｐＨが４～６の酸性溶液を接触さて酸洗浄する工程（３）。

【0015】

本発明の第２の発明は、第１の発明における不純物元素イオンが、鉄イオンを含み、アルミニウムイオン、クロムイオン、マンガンイオンの１種以上であることを特徴とする濾過膜の洗浄方法である。

【0016】

本発明の第３の発明は、第１及び第２の発明における有価金属イオンが、スカンジウムイオンであることを特徴とする濾過膜の洗浄方法である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、水酸化鉄の濾過に関して、濾過膜使用時間を伸ばすことで、濾過膜の効率的利用による生産性の向上を果たすことが可能となり、工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】スカンジウムの精製方法の適用例の一例を示すフロー図である。

【図2】スカンジウムの精製方法における中和工程Ｓ３の一例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明者らは、有価金属であるスカンジウムをイオン形態で含み、鉄イオンや、アルミニウムイオン、クロムイオンを不純物元素イオンとして含む酸性溶液を、中和工程で濃縮する際に生じる水酸化鉄には、水酸化鉄以外に水酸化物のアルミニウムやクロムなどが混在し、これが濾過性の回復を阻害する原因の一つであることを見出した。

【0020】

一般には、フィルタープレスの濾過膜にはポリプロピレン、限外濾過機にはポリスルホンやポリフッ化ビニリデンなどを材質に用いられる。その濾過膜が詰まって差圧が上昇した時には酸洗浄を行って詰まりを溶解し、その差圧を低下させる操作が行なわれている。
しかしながら、本願のようなアルミイオンやクロムイオンなどが鉄イオンと共存する溶液の場合、濾過膜が詰まった場合には、酸洗浄のみでは濾過膜の詰まりを除去することは容易でなく、差圧での解消は成らなかった。そこで本発明者らは、さらにアルカリ洗浄を組み入れることで濾過膜の機能を初期状態に戻せることを見出した。

【0021】

具体的には、詰まりが発生した濾過膜をアルカリ溶液で洗浄することで膜中に詰まった沈澱物が除去されて濾過膜の機能が回復する。
また、アルカリ洗浄後は濾過膜が浸漬している液体はｐＨが高いので、この状態で工程液の濾過を再開すると鉄だけでなく、アルニミウム、スカンジウム、クロム、マンガン等の水酸化物を形成する金属イオンまでもが新たに沈殿を生成し、かえって濾過膜の閉塞を促進させて濾過改善にはつながらない。

【0022】

そこで、アルカリ洗浄後は、酸および純水を用いたｐＨを４～６に調整した洗浄液を用いて洗浄する。この場合、ｐＨが４未満など低すぎると濾過膜表面に残留する水酸化鉄が溶解し溶液中の鉄濃度が高くなり最終製品の不純物濃度が高くなってしまう。ｐＨが６を超えるなど高いと、前述の新たな沈殿生成を生じるので、好ましくない。

【0023】

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、本明細書にて、「Ｘ～Ｙ」（Ｘ、Ｙは任意の数値）との表記は、「Ｘ以上、Ｙ以下」の意味である。

【0024】

以下、有価金属としてスカンジウムを取り上げて説明する。
図１は、本実施の形態に係るスカンジウムの精製方法の適用例を示した工程図である。
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスを経て得られた硫化後液に基づいて、有価金属のスカンジウム成分を濃縮させる処理を経て得られる酸性溶液に対して溶媒抽出処理を施し、その溶媒抽出により得られた抽残液からスカンジウムを回収するプロセスの一例の図である。

【0025】

具体的に、図１に示すスカンジウムの回収プロセスは、ニッケル酸化鉱石を硫酸等の酸で浸出することでスカンジウムイオンを含有する酸性溶液を得る湿式製錬処理工程Ｓ１、得られた酸性溶液から不純物を除去してスカンジウム成分を濃縮させたスカンジウム溶離液を得るスカンジウム溶離工程Ｓ２、スカンジウム溶離液に対して中和剤を添加して中和処理を施すことでスカンジウム成分を高濃度化する中和工程Ｓ３、スカンジウム成分を金属イオンとして含有する酸性溶液に特定の抽出剤を用いて溶媒抽出に付す溶媒抽出工程Ｓ４、そして抽残液からスカンジウムを回収するスカンジウム回収工程Ｓ５を有する。
以下に各工程を詳しく説明する。

【0026】

＜湿式製錬処理工程＞
スカンジウム精製の処理対象となるスカンジウム成分を金属イオンとして含有する酸性溶液としては、上述したように、ニッケル酸化鉱石に対して硫酸を用いて浸出して得られる硫酸酸性溶液等の、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスを経て得られる溶液を用いることができる。

【0027】

具体的なスカンジウム成分を金属イオンとして含有する酸性溶液は、ニッケル酸化鉱石を高温高圧下で硫酸により浸出して浸出液を得る浸出工程Ｓ１１と、浸出液に中和剤を添加して不純物を含む中和澱物と中和後液とを得る中和工程Ｓ１２と、中和後液に硫化剤を添加してニッケル硫化物と硫化後液とを得る硫化工程Ｓ１３とを有する湿式製錬処理工程Ｓ１により得られる硫化後液を用いることができる。以下では、湿式製錬処理工程Ｓ１の流れを簡単に説明する。

【0028】

（１）浸出工程
浸出工程Ｓ１１は、例えば高温加圧容器（オートクレーブ）等を用いて、ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加して２４０℃～２６０℃の温度下で撹拌処理を施し、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを形成する工程である。なお、浸出工程Ｓ１１における処理は、従来知られているＨＰＡＬプロセスに従って行えばよく、例えば特許文献１に記載されている。

【0029】

ここで、ニッケル酸化鉱石としては、主としてリモナイト鉱及びサプロライト鉱等のいわゆるラテライト鉱が挙げられる。ラテライト鉱のニッケル含有量は、通常、０．８～２．５重量％であり、水酸化物又はケイ苦土（ケイ酸マグネシウム）鉱物として含有される。また、これらのニッケル酸化鉱石には、スカンジウムが含まれている。

【0030】

浸出工程Ｓ１１では、得られた浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを洗浄しながら、ニッケルやコバルト、スカンジウム等を金属イオンとして含む浸出液と、ヘマタイトである浸出残渣とに固液分離する。この固液分離処理では、例えば、浸出スラリーを洗浄液と混合した後、凝集剤供給設備等から供給される凝集剤を用いて、シックナー等の固液分離設備を利用して行うことができる。

【0031】

（２）中和工程
中和工程Ｓ１２は、得られた浸出液に中和剤を添加してｐＨ調整し、不純物元素を含む中和澱物と中和後液とを得る工程である。
この中和工程Ｓ１２における中和処理により、ニッケルやコバルト、スカンジウム等の有価金属は、金属イオンとして中和後液に含まれるようになり、鉄、アルミニウムをはじめとした不純物元素イオンの大部分が沈澱物を形成して中和澱物となる。

【0032】

中和剤としては、従来公知のもの使用することができ、例えば、炭酸カルシウム、消石灰、水酸化ナトリウム等が挙げられる。

【0033】

（３）硫化工程
硫化工程Ｓ１３は、上述した中和工程Ｓ１２により得られた中和後液に硫化剤を添加してニッケル硫化物と硫化後液とを得る工程である。
この硫化工程Ｓ１３における硫化処理により、ニッケル、コバルト、亜鉛等は硫化物となり、スカンジウムは金属イオンとして硫化後液に含まれることになる。

【0034】

具体的に、硫化工程Ｓ１３では、得られた中和後液に対して、硫化水素ガス、硫化ナトリウム、水素化硫化ナトリウム等の硫化剤を添加し、不純物成分の少ないニッケル及びコバルトを金属イオンとして含む硫化物（ニッケル・コバルト混合硫化物）と、ニッケル濃度を低い水準で安定させ、スカンジウムイオンを含有させた硫化後液とを生成させる。

【0035】

硫化工程Ｓ１３における硫化処理では、ニッケル・コバルト混合硫化物のスラリーに対してシックナー等の沈降分離装置を用いた沈降分離処理を施し、ニッケル・コバルト混合硫化物をシックナーの底部より分離回収する。一方で、水溶液成分である硫化後液についてはオーバーフローさせて回収する。

【0036】

［有価金属の精製（スカンジウムの精製）］
本実施の形態に係るスカンジウムの精製方法では、以上のようなニッケル酸化鉱石の湿式製錬処理工程Ｓ１の各工程を経て得られる硫化後液を、スカンジウム精製処理の対象となる、スカンジウムとその他の不純物とをイオンとして含有する酸性溶液として用いることができる。

【0037】

ところが、スカンジウムイオンを含有する酸性溶液である硫化後液には、スカンジウムイオンの他に、例えば上述した硫化工程Ｓ１３における硫化処理で硫化されずに溶液中に残留したアルミニウムやクロム、その他の多種多様な不純物元素イオンが含まれている。このことから、この酸性溶液を溶媒抽出に付すにあたり、スカンジウム溶離工程Ｓ２として、予め、酸性溶液中に含まれる不純物元素イオンを除去してスカンジウム成分を濃縮させることが好ましい。

【0038】

スカンジウム溶離工程Ｓ２では、湿式製錬処理工程Ｓ１における硫化工程Ｓ１３にて得られた硫化後液を、例えばキレート樹脂を使用したイオン交換樹脂に通液し、硫化後液中のスカンジウムイオンや他の不純物元素イオンをイオン交換樹脂に吸着させた後、イオン交換樹脂からスカンジウムイオンのみを硫酸等の強酸により溶離させることによって、スカンジウム成分を濃縮させたスカンジウム溶離液を得ることができる。スカンジウム成分を溶離した後には、強酸の除去や樹脂の固化を防ぐためにエアパージ、水洗浄を行う。

【0039】

スカンジウム溶離工程Ｓ２で得られたスカンジウム溶離液は、不純物成分の除去やスカンジウム成分の濃縮を目的として中和沈澱法を用いた中和工程Ｓ３を経て水酸化スカンジウムを得る。この処理をすることで次工程の溶媒抽出処理での操業効率を向上させることが可能となる。
その溶媒抽出処理においては、処理対象の抽出始液中の目的成分の濃度が高い方が目的外の不純物元素イオンとの分離性能が向上する。また、処理するスカンジウムイオンの物量が同じであるならば、スカンジウムイオンを高濃度に含有する抽出始液であるほど、溶媒抽出に供する液量が少なくて済み、その結果として、使用する抽出剤の物量も少なくて済む。さらに、溶媒抽出処理に必要な設備がよりコンパクトで済むといったような操業効率が向上する等の様々なメリットもある。

【0040】

そこで、具体的な中和工程Ｓ３の内容を以下に説明する。
図２にはイオン交換樹脂を用いて得られたスカンジウム成分を濃縮させた酸性溶液であるスカンジウム溶離液の中和工程Ｓ３の一例を示すフロー図である。
中和工程Ｓ３では、スカンジウム溶離液に中和剤を添加して所定の範囲にｐＨを調整する。
先ず、図２では中和１で主に水酸化鉄の沈殿、濾過を行って不純物を取り除いたスカンジウム溶液を形成した後、次の中和２へ送られる。
中和２ではスカンジウムの沈澱物を形成させてスカンジウムを濃縮する。

【0041】

中和１での中和処理により生成された水酸化鉄を含む水酸化物は、スカンジウム溶離液に多く含まれていた鉄やアルミニウム、クロムなどの不純物成分を多く含むもので、濾過機で濾過されて系外へ排出される。この不純物分離によって次の中和２で得られる水酸化スカンジウムの濃度が高まり溶媒抽出の処理効率の向上が図られる。

【0042】

この中和１において使用する濾過機は、具体的にはフィルタープレス、限外濾過機、精密濾過機などを用いることが出来る。これらの濾過機を用いた場合、濾過機を長時間使用していると沈澱物が濾過膜に堆積して下記（１）式に示す「差圧」が上昇する、つまり沈澱物が詰まって濾過特性が悪くなる。
特に濾過機に限外濾過を使用した場合、中空糸膜が詰まってきて５０ｋＰａを超えたときには洗浄しないと、膜を詰まらせた固形分が取りづらくなるため、「差圧」が５０ｋＰａ以上になった状態を詰まりとみなした。

【0043】

【数1】

【0044】

そこで、濾過膜の洗浄は、前述のように酸洗浄を実施する場合が多かったが、酸洗浄を行い、濾過膜を回復してもすぐに差圧が再上昇して濾過特性が悪化することがあり、特にスカンジウムイオンと鉄イオンを含む不純物元素イオンを含有した酸性溶液を中和濾過する場合、この酸性溶液にアルミニウムやクロムのイオンが多くなると、酸洗浄ではその沈澱物の除去効率が十分でなくなることがあり、その除去効率の向上には、さらにアルカリ性溶液による洗浄が有効であることを見出した。
即ち、アルカリ領域でクロム水酸化物が溶け始めるためと考えられる。

【0045】

中和２では、中和１で処理、形成されたスカンジウム溶液をｐＨ調整して水酸化スカンジウムの沈澱物を得る（図２参照）。
その後、得られた水酸化スカンジウムの沈澱物に酸を添加して再度溶解することによって、不純物が低減されている高いスカンジウム濃度をもった溶液を得ることができる。このように、溶媒抽出工程Ｓ４に先立って、スカンジウム溶離液に対し中和処理を施してスカンジウムを濃縮させる中和工程Ｓ３を経ることで、溶媒抽出の処理効率を向上させることができる。なお、このような中和工程Ｓ３では、スカンジウム溶離液から一旦スカンジウムを含有する沈澱物を形成させて固液分離することで、沈澱物とならなかった不純物を分離する効果も期待できる。

【0046】

中和剤としては、特に限定されず、例えば水酸化ナトリウム等を用いることができる。中和澱物を溶解させるための酸としては、特に限定されないが、硫酸を用いるのが好ましい。なお、硫酸を用いた場合、その再溶解液は硫酸スカンジウム溶液となる。

【0047】

溶媒抽出工程Ｓ４では、スカンジウム溶離液に対して中和処理を施す中和工程Ｓ３を経て得られた再溶解液を、特定の抽出剤に接触させて溶媒抽出処理を行う。なお、溶媒抽出に供するスカンジウム溶離液や再溶解液は、上述したように、スカンジウムの他に、トリウムやウラン等の不純物元素を含有する酸性溶液であり、これらを以下では「スカンジウム含有溶液」と称する。

【0048】

溶媒抽出工程Ｓ４における態様としては、特に限定されないが、例えば図１に示すように、スカンジウム含有溶液を、特定の抽出剤を用いた溶媒抽出に付し、不純物と僅かなスカンジウムを抽出した抽出後抽出剤と、スカンジウムを残した抽残液とに分離する抽出工程Ｓ４１と、抽出後抽出剤に硫酸溶液を混合して抽出後抽出剤に抽出された僅かなスカンジウムを水相に分離させて洗浄後液を得るスクラビング工程Ｓ４２と、洗浄後有機溶媒に逆抽出剤を添加して洗浄後有機溶媒から不純物を逆抽出する逆抽出工程Ｓ４３とを有する溶媒抽出処理を行うことが好ましい。

【0049】

次に、スカンジウム回収工程Ｓ５では、溶媒抽出工程Ｓ４における抽出工程Ｓ４１にて得られた抽残液、及び、スクラビング工程Ｓ４２にてスクラビングを行った場合にはそのスクラビング後の洗浄液から、スカンジウムを回収する。

【0050】

スカンジウム回収方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができるが、例えばアルカリを加えて中和して水酸化スカンジウムの澱物として回収する方法や、シュウ酸溶液によってシュウ酸塩の沈澱物として回収する方法（シュウ酸塩化処理）等が挙げられる。

【0051】

シュウ酸塩化処理を用いた回収方法では、抽残液及び洗浄液にシュウ酸を加えることでシュウ酸スカンジウムの沈澱物を生成させ、その後、生成してシュウ酸スカンジウムを乾燥し、焙焼することによって酸化スカンジウムとして回収するとよい。
また、得られたシュウ酸スカンジウムに対する焙焼処理の条件としては、例えば、管状炉に入れて約９００℃で２時間程度加熱すればよい。なお、工業的には、ロータリーキルン等の連続炉を用いることで、乾燥と焙焼とを同じ装置で行うことができ好ましい。

【0052】

なお、本発明に係る濾過膜の洗浄方法は、上記の中和工程Ｓ３における固液分離に用いる濾過膜のいずれに対しても適用できる。

【実施例】

【0053】

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

【実施例1】

【0054】

スカンジウムとアルミニウムとクロムを含有するニッケル酸化鉱石を原料として前述の湿式製錬処理工程Ｓ１における硫化工程Ｓ１３にて得た硫化後液を、イミノジ酢酸が官能基であるキレート樹脂のイオン交換樹脂に通液し、硫化後液中のスカンジウムや他の不純物をイオン交換樹脂に吸着させた後、イオン交換樹脂から０．５規定の硫酸溶液を用いてスカンジウムを溶離し、スカンジウム濃度：１９４ｍ［ｇ／Ｌ］、アルミニウム濃度：１９４［ｍｇ／Ｌ］、クロム：６２［ｍｇ／Ｌ］の組成の溶離液を得た。

【0055】

次に、上記で得た溶離液に水酸化ナトリウム溶液を用いてｐＨを３．８～４．２に調整し、水酸化鉄が生成したスラリーを得た。次にこのスラリーを濾過膜に中空糸膜を使用した限外濾過機を用いて濾過した。この時の溶液の懸濁物濃度は１００～２００ｍｇ／ｌだった。
濾過中の差圧を観察して差圧が５０ｋＰａを超え６８ｋＰａに到達した濾過膜を詰まりが生じたとみなし、本発明に係る洗浄を実施した。

【0056】

この洗浄は、硫酸濃度が２規定の硫酸溶液を１時間洗浄することを一回実施した。次いで、濃度１重量％の水酸化ナトリウム溶液で１時間の洗浄をしたところ、洗浄後の濾過膜の差圧は２０ｋＰａに戻った。
洗浄後に再度通液してその差圧ならびに差圧が５０ｋＰａまで上昇する時間を測定して洗浄の効果確認を行った。使用再開後に差圧が５０ｋＰａに到達したのは１６２時間後だった。

【実施例2】

【0057】

上記実施例１と同じ条件で溶離液を中和したスラリーを同種の限外濾過機を用いて濾過した。
濾過で差圧が７２ｋＰａに到達した濾過膜を、硫酸濃度が２規定の硫酸溶液で１時間洗浄した。次いで、濃度１重量％の水酸化ナトリウム溶液で４時間の洗浄を実施したところ、洗浄後の差圧は１５ｋＰａに戻った。
使用再開後の差圧上昇はほとんど見られず、差圧が５０ｋＰａに到達したのは３１２時間後であった。

【0058】

（比較例１）
上記実施例１と同じ条件で溶離液を中和したスラリーを同種の限外濾過機を用いて濾過した。
差圧が６７ｋＰａに到達した濾過膜を、硫酸濃度が２規定の硫酸溶液で１時間洗浄した後のアルカリ洗浄は行わなかった。
使用再開時の洗浄後の差圧は３０ｋＰａに戻ったが、１２時間後には差圧が５０ｋＰａまで上昇した。

【0059】

（比較例２）
上記実施例１と同じ条件で溶離液を中和したスラリーを同種の限外濾過機を用いて濾過した。
差圧が６０ｋＰａに到達した濾過膜を、硫酸濃度が２規定の硫酸溶液での１時間洗浄を２回繰り返し実施した。なお、アルカリ洗浄は行わなかった。
洗浄後の差圧は２５ｋＰａに戻ったが、１２時間後には差圧が５０ｋＰａまで上昇した。

【0060】

（比較例３）
上記実施例１と同じ条件で溶離液を中和したスラリーを同種の限外濾過機を用いて濾過した。
差圧が６３ｋＰａに到達した濾過膜を、硫酸濃度２規定の硫酸溶液での１時間洗浄を２回繰り返して実施した。
次いで、濃度０．１重量％の水酸化ナトリウム溶液を用いて０．５時間のアルカリ洗浄を実施した。
洗浄後の差圧は２２ｋＰａに戻ったが、アルカリ成分が薄く、ｐＨが洗浄適正範囲より低すぎたために洗浄効果の持続性がなく、２２時間後には差圧が５０ｋＰａまで上昇した。

【0061】

上記のように、従来からの酸洗浄のみでは毎日２回の合計３時間の洗浄時間が必要となり稼働率は８８％にとどまる。一方で、本発明のアルカリ溶液と酸洗浄を組み合わせた洗浄を実施することで、１６２～３１２時間と１日を大幅に超える時間にわたっての濾過が可能となり、洗浄頻度を著しく減少することができた。
実施例２の結果から見積もると、３１２時間経過後に４時間の洗浄時間となるので、中和工程での稼働率は９９％に達するなど、生産性が大きく改善されている。

【図1】

【図2】