JP2012508106A - 希土類元素を含む組成物および希土類元素を用いる方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、いずれも参照によりその開示全体が本明細書に組み込まれる、2008年11月11日に出願した「Arsenic Removal Using Rare Earth Metals」という名称の米国仮特許出願第61/113,435号、2009年5月19日に出願した「Arsenic Removal Using Rare Earth Metals」という名称の米国仮特許出願第61/179,622号、2009年6月11日に出願した「Arsenic Removal Using Rare Earth Metals」という名称の米国仮特許出願第61/186,258号、2009年6月12日に出願した「Arsenic Removal Using Rare Earth Metals」という名称の米国仮特許出願第61/186,662号、2009年7月6日に出願した「Arsenic Removal Using Rare Earth Metals」という名称の米国仮特許出願第61/223,222号、2009年7月7日に出願した「Arsenic Removal Using Rare Earth Metals」という名称の米国仮特許出願第61/223,608号、2009年9月9日に出願した「Arsenic Removal Using Rare Earth Metals」という名称の米国仮特許出願第61/240,867号、2009年7月9日に出願した「Removal of Soluble Arsenic from a Sulfide Waste Stream」という名称の米国仮特許出願第61/224,316号、2009年8月10日に出願した「Lanthanide‐Based Compound for Arsenic Removal in Sulfide Waste Stream」という名称の米国仮特許出願第61/232,702号、および2009年8月10日に出願した「Aluminium‐Induced Precipitation for Arsenic Removal in Sulfide Waste Stream」という名称の米国仮特許出願第61/232,703号の利益を主張するものである。
本発明は、主に希土類金属を用いる標的物質の除去に関し、詳細には希土類金属を用いるヒ素の除去と安定化に関する。
(a)希土類元素を含む可溶性固定剤と、ヒ素以外の標的物質を含むプロセスストリーム(液体、ガス、スラリ、その他であり得る)を接触させることによって、標的物質と希土類元素を含む不溶性標的物質含有組成物を形成する工程と、
(b)プロセスストリームから不溶性標的物質含有組成物を除去することによって、精製プロセスストリームを形成する工程と
を含む方法が提供される。
(a)ヒ素および有価金属含有固体物質を提供する工程と、
(b)固体物質を浸出剤と接触させることによって、溶解ヒ素とヒ素枯渇固体を含む浸出ストリームを形成する工程であって、溶解ヒ素は、固体物質中に含まれるヒ素のうちの大部分を含み、ヒ素枯渇固体は、固体物質中に含まれる有価生成物のうちの大部分を含むことと、
(c)浸出ストリームを可溶性固定剤と接触させることによって、浸出ストリーム中のヒ素のうちの大部分と可溶性固定剤を含む標的物質含有組成物を形成する工程と
(d)浸出ストリームから標的物質含有組成物のうちの大部分を除去する工程であって、可溶性固定剤が希土類元素を含むことと
を含む方法が提供される。
(a)標的物質と、
(b)酸素と、
(c)水と、
(d)希土類元素と
を含む固相組成物が提供される。
標的物質がヒ素の場合、組成物の化学式は、
REAsO4・(H2O)xであると考えられる。式中、0<X≦10かつ「RE」は希土類元素を指す。
別の実施形態において、方法は、以下の工程:
(a)標的物質含有ストリームを提供する工程と、
(b)標的物質含有ストリームを以下のもの:
(i)+3酸化状態の希土類元素と+3酸化状態の非希土類金属を含む希土類塩添加物、および
(ii)+3酸化状態の非希土類金属を含むと共に、実質的に希土類元素を含有しない非希土類塩添加物
のうちの一方または両方と接触させる工程と、
(c)標的物質と、希土類塩添加物および非希土類塩添加物のうちの少なくとも一方との間で沈殿物を形成させる工程と
を含む。
(a)標的物質を含む供給ストリームを提供する工程と、
(b)イットリウム、スカンジウム、およびランタノイド元素のうちの少なくとも1つを含む不溶性固定化剤と供給ストリームとを接触させることによって、供給ストリーム中の標的物質のうちの大部分を含む標的物質負荷不溶性固定剤を形成し、それによって、標的物質負荷不溶性固定剤中の標的物質が、不溶性固定剤と共に組成物を形成する工程と、
(c)標的物質負荷不溶性固定剤を剥離溶液と接触させることによって、標的物質負荷不溶性固定剤中の標的物質のうちの大部分を溶解、可溶化、あるいは置換して負荷剥離溶液と非負荷不溶性固定剤を形成する工程と、
(d)負荷剥離溶液から溶解標的物質のうちの少なくとも大部分を除去する工程と
を含む方法が、提供される。
(a)標的物質の希土類元素沈殿に悪影響を及ぼす(たとえば希土類元素沈殿のレベル、程度、および度合いのうちの少なくともいずれかを損なう)干渉源を含む標的物質含有ストリームを受容する工程と、
(b)標的物質含有ストリームから干渉源のうちの少なくとも大部分を除去することによって、標的物質のうちの少なくとも大部分を含む処理ストリームを形成する工程と、
(c)その後、処理ストリームを希土類元素固定剤と接触させることによって、処理溶液から標的物質のうちの大部分を沈殿させる工程と
を含む方法が提供される。
(a)溶解標的物質と溶解有価生成物とを含む標的物質含有ストリームを提供する工程であって、標的物質はオキシアニオン型であり、有価生成物は遷移金属、アルミニウム、スズ、および鉛のうちの少なくとも1つであると共に、オキシアニオン以外の形態であることと、
(b)標的物質含有ストリームを希土類元素固定剤と接触させることによって、溶解有価生成物のうちの少なくとも大部分を処理ストリーム中に残しながら、溶解標的物質のうちの少なくとも大部分を標的物質含有沈殿物として沈殿させる工程と、
(c)処理ストリームから標的物質含有沈殿物のうちの少なくとも大部分を分離する工程と
を含む方法が提供される。
本明細書において用いられるように、用語「1つ」の構成要素は、1つあるいは複数の構成要素をさす。そのように用語「1つ」、「1つあるいは複数」および「少なくとも1つ」は、本明細書において互換的に用いられ得る。また、用語「含む」、「含有する」、および「有する」は、互換的に用いられ得ることにも注意すべきである。
本明細書において用いられるように、「吸着」は、原子、イオン、分子、多原子イオン、またはガスや液体の他の物質が別の物質、いわゆる吸着剤の表面に接着することを指す。吸着の引力は、たとえば、共有結合のようなイオン力、または、たとえばファンデルワールス力および/またはロンドン力のような静電力であり得る。
本明細書において用いられるように、「沈殿」は、不溶性種型の標的物質含有イオンの除去を指すだけではなく、不溶性粒子上か不溶性粒子内での汚染物含有イオンの固定化も指す。たとえば、「沈殿」は、吸着および吸収のようなプロセスを含む。
上記は、本発明のうちのいくつかの特徴への理解を与えるために本発明を簡略化した概要である。この概要は、本発明およびその種々の実施形態の広域的な概説でも包括的な概説でもない。本発明の重要または決定的な要素を同定することも、本発明の範囲を詳述することも目的とされていないが、下記のより詳細な説明の導入として本発明の選択概念を簡素化して提示することを目的としている。明らかなように、上記に示すか下記に詳細される特徴のうちの1つあるいは複数を単独または組み合わせで用いることによって、本発明の他の実施形態が、可能である。
標的物質含有ストリーム200が提供される。標的物質含有ストリーム200は、ストリーム108か、たとえば、採鉱;金属精錬;製鉱業;ガラス製造;金属製造、加工および/または処理;化学および石油化学物質の生産、処理および製造の業界由来の任意の他のプロセスストリーム、副産物および廃棄ストリーム;汚染土壌、廃水スラッジなどの処理および/または浄化から生成されたストリームであり得る。標的物質含有ストリームの具体的な例は、浸出物含有溶液または浸出物非含有溶液、および/または、たとえば汚染水のような他の廃水ストリームを含む。本明細書における開示の一部は、採鉱尾鉱および湿式精錬工程の残存物からのヒ素の除去に言及するが、そのような参照は例示であり、限定と解釈されるべきではない。当業者には明らかになるように、本教示は、他の標的物質に適用できる。
以下の実施例は、本発明の特定の実施形態を例示すべく提供されるのであって、添付の特許請求の範囲に記載の本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。特に明記しなければ、全ての部およびパーセンテージは、重量による。
ヒ素濃度を50ppm未満に減らすべく、ヒ素含有ストリーム108中の可溶性塩化セリウム(III)CeCl3の最大ヒ素負荷容量を測定する一連の試験を行った。表1に示されるように、試験したヒ素含有ストリーム108(以降アルカリ性浸出溶液)は、以下の組成を有していた。
別の実験において、40gの二酸化セリウム(IV)粒を2.54cm(1インチ)のカラムに充填し、このベッドボリュームは約50mlであった。二酸化セリウムベッドは、ヒ素含有プロセスストリーム[75%As(V)、25%As(III)]を通過させ、その媒体にCeCO2グラム当たり約44mgのヒ素、すなわちカラムに添加された全ヒ素の約1,700mgを負荷させることに成功した。この後、ヒ素を負荷した二酸化セリウムベッドに、6ベッドボリュームに相当する5%NaOH溶液を2ml/分の流速で通過させた。この溶液は、CeO2グラム当たり44mgのヒ素のうちの約80%を放出した。続いて、同じセリウム媒体をヒ素汚染プロセスストリーム[75%As(V)、25%As(III)]で再度処理し、CeO2グラム当たり更に25mgのヒ素、すなわち更に1,000mgのヒ素を媒体に負荷した。この実験は、不溶性固定剤の再生方法およびそれによって不溶性固定剤の寿命を延長する方法を示すと共に、ヒ素含有溶液のpHが、不溶性固定剤の性能を決定するのに重要であり得ることを示す。
アルカリ性浸出溶液から残存希土類元素固定剤を除去する試験を行った。
硝酸セリウム添加由来の残存セリウムを含有する150mlのアルカリ性浸出溶液に15gの食卓塩(NaCl)を添加した。表6は、アルカリ性浸出溶液中の開始濃度(対照)と塩添加後の濃度を示す。
この実施例において、セリウムとヒ素の生成物は、ガスパーライト、すなわち、セリウムとヒ素の予測生成物の化学量論に基づいて予測され得るよりも多くのヒ素を含有することが示された。さらにX線回折パターンは、生成物が、非晶質かナノ結晶質であり、セリアか、恐らくガスパーライトと一致している。非晶相またはナノ結晶相は、ヒ素捕捉後のプロセス水の再利用を可能にするだけではなく、他の型のセリウム添加から観測されるよりもずっと大きいヒ素除去能力を可能にするので、処理コストを減らすと共に環境ハザードを制限する。
一連の実験を行い、新規なCe−As化合物の合成に成功した。実験は、Ce(III)状態の可溶性セリウム塩を添加し、続いて水酸化ナトリウム(NaOH)でpH6〜pH10の範囲に滴定することによって、pH2未満のpHの高度に濃縮された廃棄ストリームからAs(V)状態のヒ素の沈殿を具体化する。
第1試験において、24g/lのヒ素、25g/lの水酸化ナトリウム、および80g/lの硫化ナトリウムを含有する50mlの合成廃水をフラスコに加え、磁気撹拌下、70℃に加熱した。初期溶液のpHはpH12.0であることが認められた。19.6gの塩化セリウム・アルミニウム溶液(83.7g/lのCe、54.0g/lのAl、D=1.29g/l)を滴下することによって、片状の白色固体沈殿物が得られた。水酸化ナトリウム溶液(NaOH、20%)を必要に応じて添加することによって、二金属ランタノイド系塩溶液の添加中、溶液pHをpH10.0以上に維持した。二金属ランタノイド系塩溶液を完全に添加した後、溶液を磁気撹拌下で30分間、70℃でエージングする。冷却後、最終溶液pHはpH10.4である。固体沈殿物を0.4μm膜でろ過し、乾燥させた。供給溶液および処理溶液のICP−AES分析は、ヒ素濃度が23,800ppmから4,300ppmに減少したことを示す。これは、730mgのヒ素/グラムCeO2の処理容量で82%の除去率である。
第1試験において、24g/lのヒ素、25g/lの水酸化ナトリウム、および80g/lの硫化ナトリウムを含有する30mlの合成廃水をフラスコに加え、磁気撹拌下、70℃に加熱した。初期溶液のpHはpH12.8であることが認められた。17.3gの塩化アルミニウム溶液(54.0g/lのAl、D=1.20g/l)を滴下することによって、片状の白色固体沈殿物が得られた。塩化アルミニウム溶液の添加中、溶液pHをpH10.0以上に維持すべく、水酸化ナトリウム溶液(NaOH、20%)を必要に応じて添加した。アルミニウム性塩溶液を完全に添加した後、溶液を磁気撹拌下、30分間、70℃でエージングする。冷却後、最終溶液のpHはpH10.3である。固体沈殿物を遠心分離し、水で2回洗浄した後、風乾した。供給溶液および処理溶液のICP−AES分析は、ヒ素濃度が、23,800ppmから6,830ppmに減少したことを示す。これは、200mgのヒ素/グラムAl2O3の処理容量で73%の除去率である。
溶液相セリウムイオン沈殿を評価すべく、いくつかの試験を行った。
試験1:
250ppmのSe(IV)かSe(VI)を含有する溶液を、モル比が2:1のSe:Ceを生成するのに十分な濃度で塩化Ce(III)か硝酸Ce(IV)のいずれかによって補正した。CeとSe(IV)との間の反応において数分以内に固体形成が観察され、同様にCe(IV)がSe(IV)と反応した場合も固体形成が観察された。しかし、Ce(III)がSe(VI)と反応した場合、固体は、観察されなかった。
250ppmのCr(VI)を含有する溶液を塩化Ce(III)か硝酸Ce(IV)のいずれかとして供給されたモル当量のセリウムで補正した。クロム酸塩へのCe(III)の添加によって、直ちに目に見える影響を溶液に及ぼさなかったが、24時間後、暗色固体の微細沈殿物が出現した。対照的に、Ce(IV)の添加によって、直ちに大量の固体形成がもたらされた。
250ppmのフッ化物を含有する溶液をセリウム:フッ化物のモル比が1:3になるようにセリウムで補正した。この場合もやはり、セリウムは、塩化Ce(III)か硝酸Ce(IV)のいずれかとして供給された。Ce(IV)は、フッ化物と直ちに固体沈殿物を形成したが、Ce(III)は、3〜4.5のpH範囲において何らかの目に見えるフッ化物固体を生成しなかった。
50ppmのモリブデンSpex社ICP標準液、恐らくモリブデン酸塩を含有する溶液をモル当量の塩化Ce(III)で補正した。先の試料と同様に、セリウムの添加後に固体が観察され、一定分量をICP分析用に0.45μmのシリンジフィルタでろ過した。pH3では溶液中にほぼ30ppmのMoが残存したが、pHを5に上げたとき、Mo濃度は、20ppmに低下し、pH7付近でMo濃度は10ppmしか示されなかった。
50ppmのリン酸塩を含有する溶液をモル当量の塩化Ce(III)で補正した。添加によって直ちに固体の沈殿が生じた。イオンクロマトグラフィーによって測定したとき、リン酸塩濃度は、3〜6のpHにおいて20〜25ppmに低下した。
塩化セリウム(CeCl3)を用いる場合、特定のハロゲン、特にフッ化物が、ヒ素および他の標的物質除去を干渉するかどうかを判断すべく、一連の試験を行った。これは、フッ化物を含有する貯蔵溶液とフッ化物を含有しない貯蔵溶液間の比較試験を行うことによって、判断されることになる。使用した物質は、CeCl3(1.194MのCeまたは205.43g/lのREO)と400mlの貯蔵溶液であった。貯蔵溶液の構成成分を表5〜6に示す。
段階1:
2つの3.5lの合成貯蔵溶液を調製した。1つはフッ素を含まず、もう1つはフッ素を含んでいた。両溶液は、上記に列挙した成分を含有した。
400mlの合成貯蔵溶液を重量測定法により測定し(402.41g)、600mlのパイレックス(登録商標)ビーカに移した。次に、ビーカをホット/撹拌プレート上に置き、撹拌しながら70℃に加熱した。
セリウムとヒ素の所定のモル比を満たすのに十分な塩化セリウムを貯蔵溶液に加えた。たとえば、1セリアモルと1モルのヒ素のモル比を得るため、5.68mlの塩化セリウムを重量測定法により測定し(7.17g)、撹拌BHP液に加えた。塩化セリウムの添加によって、黄色/白色沈殿が瞬時に形成され、塩化セリウム溶液の規定度が0.22であるため、pHが低下した。20%水酸化ナトリウムを用いることによって、pHを約7に調整した。
塩化セリウムを70℃のBHPに添加し、サンプリングの前に90分間反応させた。
段階5:
フッ化物含有BHP溶液とフッ化物非含有BHP溶液の全ての所望モル比に対して段階2〜4を繰り返す。
実施例10
2.02gのAs(III)か1.89gのAs(V)のいずれかを含有する1.00lの溶液に40.00gのセリウムを添加した。懸濁液を24時間にわたって約5回、定期的に振動させた。懸濁液をろ過し、ろ液中のヒ素濃度を測定した。As(III)では、ヒ素濃度は、11ppmに低下した。As(V)では、ヒ素濃度は依然としてほぼ1g/lであったので、3mlの濃HClを添加することによって、pHを調整した。
第1抽出試験は、45mlの新たに調製した1NのNaOHを用いた。ヒ素を排除する可能性を高めるため、20%NaOH溶液も試験した。競合反応を検討するため、10%シュウ酸、0.25Mリン酸塩、および1g/l炭酸塩を抽出液として用いた。還元経路を試験するため、5gのヒ素含有セリアを45mlの0.1Mアスコルビン酸に加えた。あるいは、酸化経路は30mlのDI水を加えた2mlの30%H2O2を用いることによって検討された。
これらの実験では、ヒ素試験用に確立された方法と類似した方法を用いることによって、一連の非ヒ素陰イオンの吸着および脱着を試験した。
2つの実験を行った。第1実験において、40gのセリア粉末を250mlの550ppm KMnO4溶液に添加した。第2実験において、20gのセリア粉末を250mlの500ppmのKMnO4溶液に添加し、1.5mlの4N HClでpHを低下させた。スラリpHを低下させることによって、セリアへのMn負荷が4倍に増加した。
0.6gの二クロム酸ナトリウムを用いて250mlの溶液を調製し、溶液を20gのセリウム粉末とpH調整せずに18時間接触させた。スラリをろ過し、固体をDI水で洗浄した後、50mlの遠沈管に分割し、セリア表面からクロムを抽出する3つの溶液の能力を試験した。
1gのNa2SeO2を用いることによって、1リットルの亜セレン酸塩溶液を調製した。pHは、2mlの4M HClを用いて低下させた。40gのセリアを加え、18時間接触させることによって、スラリを生じさせた。スラリをろ過し、Se負荷セリアを保持し、秤量し、さらに抽出すべく50mlの遠沈管に分けた。
アンチモンの溶解度は、むしろ低いので、これらの反応は、溶解され得るアンチモン量によって制限された。この場合、100mgの酸化アンチモン(III)を10mlの濃HClと共に1リットルの蒸留水中に入れ、数日間平衡化させ、0.8μmのポリカーボネート膜でろ過することによって、不溶性アンチモンを除去した。1リットルのアンチモン溶液を16gのセリア粉末と接触させ、アンチモンが溶液から効果的に除去されたが、表面に高負荷させるには利用可能なSb(III)が少なすぎた。1つには、低い表面被覆率と強い表面陰イオン相互作用のため、抽出試験は、Sb回収がほとんどないことを示した。Sb(III)を容易に吸着され難いSb(V)種に変換すると期待されていた過酸化水素を使用しても、有意量のSb回収を生じなかった。
貯蔵池のプロセス水からヒ素を除去するためにセリウム(IV)溶液を用いることができるか否かを判断する実験、つまり使用されるセリアの負荷容量を測定する実験を行った。これらの試験において、貯蔵池溶液は、DI水で希釈されることになる。なぜなら、それによってより優れたヒ素除去能力が生じることを、先の試験結果が裏付けていたからである。使用される可溶性セリウム(IV)種は、硫酸セリウム→0.1MのCe(SO4)2および硝酸セリウム→Ce(NO3)4である。使用される池溶液は、pH2で27%のAs(III)と73%のAs(V)に二分されたヒ素を有する。池溶液中のその他の成分を表12に示す。
DI水を用いて、50mlの貯蔵池溶液を350mlに7倍希釈した。希釈池溶液を加熱して沸騰させ、50mlの0.1M Ce(SO4)4を添加し、さらに沸騰させながら15分間混合した。黄色/白色沈殿が形成された。これをブフナー(Buchner)漏斗と40ワットマン(Whatman:登録商標)ろ紙を用いてろ過した。沈殿物を110℃で一晩乾燥させ、重量測定したところ、0.5gであった。ろ液をサンプリングし、0.2μフィルタでろ過した。ICP−AESを用いてろ液についてフルアッセイを行った。
DDI水を用いて、200mlの貯蔵池溶液を300mlに希釈した。溶液を加熱して沸騰させ、8.95mlの2.22Ce(NO3)4を添加した。溶液を15分間沸騰させると、黄色/白色沈殿が形成された。ブフナー漏斗と40ワットマン(登録商標)ろ紙を用いてこれをろ過した。沈殿物を110℃で一晩乾燥させ、2.46gの重量を得た。ろ液をサンプリングし、0.2μフィルタを用いてろ過した。ICP−AESを用いて、ろ液のフルアッセイを行った。
種々のプロセスは、液体を参照して考察されているが、当然のことながら、たとえば、ガスのような他の流体に適用されることも可能である。ヒ素含有ガスの例には、精錬所および焙焼炉の排ガスおよび公益施設の排ガスが含まれる。
本発明は、主に希土類元素を含む組成物および希土類元素を用いる方法に関し、詳細には希土類金属を用いるヒ素の除去と安定化に関する。
Claims (31)
- 希土類元素を含む可溶性固定剤とヒ素以外の標的物質を含むプロセスストリームとを接触させることにより、標的物質と希土類元素とを含む不溶性標的物質含有組成物を形成する工程と、
プロセスストリームから不溶性標的物質含有組成物を除去することによって、精製プロセスストリームを形成する工程と
からなる方法。 - 希土類元素はイットリウム、スカンジウム、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、およびルテチウムのうちの少なくとも1つからなる群から選択され、
標的物質は、原子番号5、9、13、14、22〜25、31、32、34、40〜42、44、45、49〜52、72〜75、77、78、80、81、82、83、92、94、95、および96からなる群から選択される原子番号を有する元素である、請求項1に記載の方法。 - 標的物質は、ホウ素、フッ素、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ガリウム、ゲルマニウム、タリウム、セレン、水銀、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、イリジウム、白金、水銀、鉛、ビスマス、プルトニウム、アメリシウム、キュリウム、ウランおよびそれらの混合物からなる群から選択される元素である、請求項1に記載の方法。
- 可溶性固定剤は、塩化物、臭化物、硝酸塩、亜リン酸塩、亜塩素酸塩、および塩素酸塩のうちの1つの形態であり、
可溶性固定剤は、pH7未満のpHを有する塩溶液中に含有される、請求項1に記載の方法。 - ヒ素および有価金属を含む固体物質を提供する工程と、
固体物質を浸出剤と接触させることによって、固体物質由来のヒ素のうちの少なくとも大部分を含む浸出ストリームを形成し、かつ有価金属のうちの少なくとも大部分を固体物質中に残存させる工程と、
浸出ストリームを可溶性固定剤と接触させることによって、浸出ストリーム由来のヒ素のうちの少なくとも大部分と可溶性固定剤とを含むヒ素含有組成物を形成する工程と、
ヒ素含有組成物のうちの少なくとも大部分を浸出ストリームから除去する工程とを含む方法であって、
可溶性固定剤は、希土類元素を含むことを特徴とする方法。 - 希土類元素は、イットリウム、スカンジウム、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、およびルテチウムのうちの少なくとも1つであり、
浸出剤は、アルカリまたはアルカリ土類金属の炭酸塩、重炭酸塩、および水酸化物のうちの1つあるいは複数を含み、
浸出剤は、少なくとも約pH9のpHを有し、前記方法はさらに、
浸出ストリームを可溶性固定剤と接触させる前および接触と同時のうちの少なくとも一方で、溶解ヒ素を選択された酸化状態に酸化する工程を含む、請求項5に記載の方法。 - 浸出ストリームは、フッ素と、リン、炭素、ケイ素、およびバナジウムのうちの少なくとも1つを含む溶解オキシアニオンとのうちの少なくとも一方を含み、前記方法はさらに、
浸出ストリームを可溶性固定剤と接触させる前に、浸出ストリームから溶解オキシアニオンとフッ化物のうちの少なくとも一方のうちの少なくとも大部分を除去する工程を含む、請求項5に記載の方法。 - 有価金属は遷移金属であり、
前記組成物は、結晶質溶解ヒ素および不溶性固定剤を実質的に含まない溶液沈殿物であり、前記方法はさらに、
浸出ストリームから可溶性固定剤を沈殿させることによって、任意の残存可溶性固定剤のうちの少なくとも大部分を除去する工程を含む、請求項5に記載の方法。 - 前記組成物は沈殿物の状態であり、
浸出ストリームのpHは約pH5以下であり、
浸出ストリームを可溶性固定剤と接触させる工程は、
浸出ストリームと可溶性固定剤の接触後および接触と同時のうちの少なくとも一方で、強塩基によって浸出ストリームのpHを少なくとも約pH6に上げる工程を含み、
前記組成物は、三方晶系空間群に属する結晶構造を有する、請求項5に記載の方法。 - 浸出ストリームは溶解有価金属陽イオンを含み、有価金属は、遷移金属、アルミニウム、スズ、および鉛のうちの1つあるいは複数であり、
可溶性固定剤は、イットリウム(III)、スカンジウム(III)、ランタン(III)、セリウム(III)、プラセオジム(III)、ネオジム(III)、プロメチウム(III)、サマリウム(III)、ユウロピウム(III)、ガドリニウム(III)、テルビウム(III)、ジスプロシウム(III)、ホルミウム エルビウム(III)、ツリウム(III)、イッテルビウム(III)、およびルテチウム(III)のうちの少なくとも1つを含む第1塩添加物と、+3酸化状態の非希土類金属を含む第2塩添加物を含むと共に、非希土類金属は、遷移金属、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、およびビスマスのうちの1つであり、
除去工程の後、溶解有価金属のうちの少なくとも大部分は、浸出ストリーム中に残存する、請求項5に記載の方法。 - 標的物質、酸素、水、および希土類元素を含む組成物であって、
前記組成物は、結晶相を有する実質的な結晶質であるとともに、水和水が結晶格子内の部位を占めている組成物。 - 前記組成物の結晶相の化学式は、
REAsO4・(H2O)x、(ただし0<X≦10)であり、
REは、イットリウム、スカンジウム、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、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される希土類元素である、請求項11に記載の組成物。 - 標的物質はヒ素であり、かつ結晶構造は三方晶系空間群に属する、請求項11に記載の組成物。
- (a)ヒ素含有ストリームを提供する工程と、
(b)(i)+3酸化状態の希土類元素と+3酸化状態の非希土類元素とを含む希土類塩添加物、および
(ii)+3酸化状態の非希土類元素を含み、実質的に希土類元素を含まない非希土類塩添加物
のうちの少なくとも1つとヒ素含有ストリームとを接触させる工程と
を含む方法であって、
非希土類元素は、原子番号5、13、22〜29、31、40〜45、47、49、72〜77、79、81、および83からなる群から選択される原子番号を有し、それによって、希土類塩添加物および非希土類塩添加物のうちの少なくとも1つは、ヒ素と沈殿物を形成する方法。 - 希土類塩添加物をヒ素含有ストリームと接触させる、請求項14に記載の方法。
- +3酸化状態の希土類元素1モルに対して少なくとも3モルの+3酸化状態の非希土類元素が存在し、かつ
希土類元素1モルに対して少なくとも2モルのヒ素が沈殿物中に存在する、請求項15に記載の方法。 - 非希土類塩添加物をヒ素含有ストリームと接触させる、請求項14に記載の方法。
- 標的物質を含む供給ストリームを提供する工程と、
供給ストリームを不溶性固定剤と接触させることにより、標的物質負荷不溶性固定剤を形成する工程であって、不溶性固定剤は希土類元素を含み、負荷不溶性固定剤は、供給ストリーム中の標的物質のうちの少なくとも大部分を含み、それによって、負荷不溶性固定剤中の標的物質は、不溶性固定剤と組成物を形成する工程と、
負荷不溶性固定剤を剥離溶液と接触させることにより、剥離溶液中に標的物質のうちの少なくとも大部分を溶解すると共に、負荷剥離溶液および非負荷不溶性固定剤を形成する工程と、
負荷剥離溶液から溶解標的物質のうちの少なくとも大部分を除去する工程と
を含む方法。 - 標的物質は、原子番号5、13、14、22〜25、31、32、33、34、40〜42、44、45、49〜52、72〜75、77、78、80、81、82、83、92、94、95、および96からなる群から選択される元素を含み、
不溶性固定剤と接触する時の供給ストリームのpHは約pH6以下であり、かつ
剥離溶液のpHは少なくとも約pH7である、請求項18に記載の方法。 - 標的物質は、原子番号5、13、14、22〜25、31、32、33、34、40〜42、44、45、49〜52、72〜75、77、78、80、81、82、83、92、94、95、および96からなる群から選択される元素を含み、かつ
剥離溶液は強塩基を含む、請求項18に記載の方法。 - 標的物質は、原子番号5、13、14、22〜25、31、32、33、34、40〜42、44、45、49〜52、72〜75、77、78、80、81、82、83、92、94、95、および96からなる群から選択される元素を含み、
剥離溶液はエタン二酸塩を含む、請求項18に記載の方法。 - 標的物質は、原子番号5、13、14、22〜25、31、32、33、34、40〜42、44、45、49〜52、72〜75、77、78、80、81、82、83、92、94、95、および96からなる群から選択される元素を含み、
剥離溶液は還元剤を含む、請求項18に記載の方法。 - 標的物質は、原子番号5、13、14、22〜25、31、32、33、34、40〜42、44、45、49〜52、72〜75、77、78、80、81、82、83、92、94、95、および96からなる群から選択される元素を含み、
剥離溶液は酸化剤を含む、請求項18に記載の方法。 - 前記除去工程は、負荷剥離剤を可溶性固定剤と接触させて溶解標的物質を沈殿させることによって実行され、
可溶性固定剤は希土類元素を含む、請求項18に記載の方法。 - (a)標的物質と、標的物質を希土類元素により沈殿させることに悪影響を及ぼす干渉源とを含む標的物質含有ストリームを受容する工程と、
(b)標的物質含有ストリームから干渉源のうちの少なくとも大部分を除去することにより、標的物質のうちの少なくとも大部分を含む処理ストリームを形成する工程と、
(c)上記工程の後、希土類元素を含む可溶性固定剤および不溶性の固定剤のうちの少なくとも1つと処理ストリームとを接触させることにより、処理溶液から標的物質のうちの少なくとも大部分を沈殿させる工程と
からなる方法。 - 干渉源はリン、フッ素、ケイ素、炭素、およびバナジウムのうちの少なくとも1つを含み、
標的物質は原子番号5、13、22、24、25、31、32、33、34、40〜42、44、45、49〜52、72〜75、77、78、80、81、82、83、92、94、95、および96からなる群から選択される元素を含み、
固定剤はランタノイドを含む、請求項25に記載の方法。 - 標的物質は原子番号5、13、22、24、25、31、32、33、34、40〜42、44、45、49〜52、72〜75、77、78、80、81、82、83、92、94、95、96からなる群から選択される元素を含み、
固定剤は可溶性である、請求項25に記載の方法。 - 標的物質は原子番号5、13、22、24、25、31、32、33、34、40〜42、44、45、49〜52、72〜75、77、78、80、81、82、83、92、94、95、96からなる群から選択される元素を含み、
固定剤は不溶性である、請求項25に記載の方法。 - 溶解標的物質および溶解有価生成物を含む標的物質含有ストリームを提供する工程であって、標的物質はオキシアニオン型であり、有価生成物は遷移金属、アルミニウム、スズ、および鉛のうちの少なくとも1つであると共に、オキシアニオン以外の型である工程と、
標的物質含有ストリームを希土類元素固定剤と接触させることによって、標的物質含有沈殿物として溶解標的物質のうちの少なくとも大部分を沈殿させるのと同時に、処理ストリーム中に溶解した有価生成物のうちの少なくとも大部分を残す工程と、
処理ストリームから標的物質含有沈殿物のうちの少なくとも大部分を分離する工程と
を含む方法。 - 溶解有価生成物は溶解陽イオン型である、請求項29に記載の方法。
- 有価生成物は、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、亜鉛、モリブデン、白金族金属、貴金属、およびそれらの混合物から選択されると共に、前記方法はさらに、
その後、処理ストリームから有価生成物のうちの少なくとも大部分を回収する工程を含む、請求項29に記載の方法。
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