赤泥的提钪方法技术

本发明专利技术涉及一种赤泥的提钪方法，它是以铝土矿生产氧化铝过程所产生的赤泥为原料，根据赤泥的特殊性，采用了盐酸浸出，Ｐ２０４萃取，酸洗除杂，氢氧化钠反萃，盐酸溶解后加氨水改性剂水解除钛锆，草酸沉钪，中温煅烧等工艺，最终制得纯度为９９．９％的Ｓｃ↓［２］Ｏ↓［３］产品。从赤泥中提钪是变废为宝，节约矿产资源，有益于环境保护。本发明专利技术还填补了高含量钛锆与钪分离技术研究的空白。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属稀土金属湿法冶金技术，特别是。
技术介绍
钪是一种非常活泼的稀散金属元素，它与镧系元素电子层结构及化学性质十分相似，所以通常把它列为稀土元素。钪本身所具有的优异性能使其在电光源、宇航、电子工业、核技术、超导技术等重要领域获得应用。钪在自然界中广泛存在，含钪的矿物有800多种，但钪的独立矿物资源少、规模小，不能成为钪的工业来源。因此工业上获得钪是在综合处理有色金属和稀有金属矿石时，通过回收伴生元素钪来实现的，其中以伴生于铝土矿中的钪最丰富，约占钪总量的75％～80％。在铝土矿生产氧化铝过程中98％的钪转入废渣赤泥中，所以赤泥是世界上含钪最丰富的钪原料。按现有工艺和铝土矿的组成，生产一吨氧化铝一般副产赤泥0.5～3.5吨。据估算，世界每年赤泥产出量约为3500～4500万吨，我国氧化铝厂每年排放赤泥六百万吨以上。如此大量的赤泥未得到有效充分的利用，带来相当复杂的社会和经济问题建造赤泥堆场占用大片土地，使基建投资增加；赤泥中含碱和少量放射性物质，长期堆存经晒干后造成粉尘飞扬，严重污染大气和环境；风吹雨淋使赤泥流入江河湖泊，毒化水质，产生不少社会生态环境问题和经济效益问题，成为污染环境的重要来源。从节约资源和保护环境出发，以生产氧化铝过程中产生的赤泥为原料回收钪，具有极其重要的工业价值和社会价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，从氧化铝工业生产中排出的固体废物—赤泥中提取钪，变废为宝，使钪资源得到充分利用。本专利技术的方案是提钪原料为铝土矿生产氧化铝产生的赤泥，通过盐酸浸出，P204萃取，酸洗除杂，氢氧化钠反萃，盐酸溶解后加氨水等改性剂水解除钛锆，草酸沉钪，中温煅烧等工艺，最终制得纯度为99.9％的Sc2O3产品。工艺过程如下1.钪的浸出在耐酸反应罐中加入浓度为22％～30％的盐酸，再加入赤泥，液固比为6∶1，反应温度为60℃～90℃，反应0.5～1小时后过滤，可得含钪为13～15mg/L的浸出液，浸出率为90％以上。2.钪的萃取①将P204∶仲辛醇∶航空煤油按8～10％∶4～6％∶84～88％的比例配制萃取剂(有机相)，将该萃取剂放入萃取箱中与上述步骤1所得到的含钪酸浸出液反应，得到含钪有机相；②再按H2O2∶H2SO4∶H2O＝1∶3.5∶20配制洗酸，把所配制的洗酸与上述步骤①的含钪有机相同时加入与萃取箱中，除去含钪有机相中的部分杂质；③以浓度为2.5mol/L的NaOH作为反萃液，与上述步骤②的含钪有机相再加入萃取箱中混合，与使含钪有机相中所含的钪进入反萃液，得到钪的富集物。上述步骤1中的浸出液与步骤2中的有机相、洗酸和NaOH反萃液的流量比为20～25∶1∶2∶1；总萃取剂在萃取箱中的停留时间为15～25分钟。逆流萃取总平均回收率为95.2％。3.钪的提纯步骤③萃取所得的富集物是钪的氢氧化物，含较多钛锆等杂质。采用钪富集物6～10倍的浓度为18～25％的盐酸溶解后，加入浓度为15～25％的氨水改性剂，所加氨水改性剂的重量是溶液总重量的15％～45％，其温度在80℃～95℃，反应1～1.5小时后过滤，得到除去钛锆等杂质的含钪溶液。该工序钪的回收率为95％左右。4.高纯氧化钪的制取将经过提纯的含钪溶液加热到80℃～95℃，加入固体草酸进行反应，0.5小时后过滤，得到的草酸钪置入马弗炉在600℃～700℃下煅烧2小时，即制得氧化钪。重复进行草酸精制，可得纯度达99.9％的高纯氧化钪。草酸精制工序钪的回收率为97％以上。本专利技术较佳工艺参数是在所述钪的浸出工序中，盐酸浓度为24％，加热温度为70℃，反应1小时后过滤。在所述钪的萃取工序中，P204∶仲辛醇∶航空煤油按8％∶4％∶88％的比例配制萃取剂。在所述钪的提纯工序中，用钪富集物8倍的浓度为20％的盐酸溶解后，加入浓度为20％的氨水改性剂，所加氨水改性剂的重量是溶液总重量的20％，其温度在80℃～95℃，反应1.2小时后过滤，得到除去钛锆等杂质的含钪溶液。在所述高纯氧化钪的制取工序中，含钪溶液加热至80℃～95℃，加入固体草酸进行反应；反应时间0.5小时，经过滤得到的含钪沉淀物置入马弗炉在600℃下煅烧2小时。为了更清楚地说明本专利技术，列举以下试验数据，本专利技术的应用范围不受以下实例规模、数据的限制。产品分析方法用ICP质谱或化学光谱法。例采用重庆某铝厂赤泥，共处理赤泥(干料)5吨左右。该赤泥经烘干后制得合格分析样品，进行化学定量分析，结果见表1表1赤泥分析结果 从表1可以看出，原料中铁含量较低，铝含量较高，没有必要采用还原熔炼的方法除铁。考虑到赤泥为铝土矿与苏打配料后焙烧浸出的残渣，已经过碱性处理一次，可采用碱性处理的物质含量较少，故采用直接酸浸的方式进行处理。用本专利技术所述钪的浸出工序后，可得如下试验结果如表2表2浸出试验分析结果 总浸出率(3.718)/4.1×100％＝90.7％ 从表2可知，赤泥中钪的浸出率在90％以上，与预期技术指标一致。取上述含钪酸浸出液进行钪的萃取，其萃取操作的试验分析数据见表3表3萃取试验分析 (注表3是8次试验的结果)从表3可知，钪的萃取率基本上都在95％以上；第一次试验酸洗损失较高，以后都控制在1％以下；反萃率更是接近100％。整个萃取工序总平均回收率95.2％，工艺指标稳定。初步富集的钪的氢氧化物中含有大量的杂质，进行定量分析，结果见表4表4富集物分析结果 从表4的数据可以看出，初步富集物中钛锆的含量都比较高，需对钛锆进行分离，经提纯操作除去钛锆后的分析结果见表5表5除钛锆试验分析结果 表5是4次试验的结果，从表5可以看出，加入氨水改性剂可除去大量的钛锆杂质。综上所述，本专利技术所述从赤泥中提钪的方法是行之有效的，不仅工艺简单，而且钪的总回收率达80％以上；本专利技术从赤泥中提钪是变废为宝，既节约矿产资源，又有益于环境保护。本专利技术填补了高含量钛锆与钪分离技术研究的空白。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。具体实施例方式实施例取赤泥(干料)5吨，按如下步骤提钪1.钪的浸出在耐酸反应罐中加入酸度为24％的盐酸300L，再加入50kg赤泥，加热至70℃，反应1小时后过滤，得钪含量为14.3mg/L的含钪浸出液260L，浸出率为90.7％。2.钪的萃取将P204、仲辛醇、航空煤油按8％、4％、88％的比例配制萃取剂(有机相)，在萃取箱中与步骤1的含钪浸出液反应，使钪转移到萃取剂中；再按H2O2∶H2SO4∶H2O＝1∶3.5∶20配制洗酸，在萃取箱中与含钪有机相反应，除去杂质；再以浓度为2.5mol/L的NaOH作为反萃液，将含钪有机相中所含的钪反萃出来。上述浸出液、有机相、洗酸和反萃液的流量比为20∶1∶2∶1；萃取剂在萃取箱中的停留时间为20分钟。得到含钪10.6％的钪富集物约33.4g，萃取总平均回收率95.2％。3.钪的提纯萃取所得的富集物是钪的氢氧化物，含较多钛锆等杂质。将上述方法制得的钪的富集物101g，置入容器内，加1L浓度为20％的盐酸溶解后再加入200ml浓度约20％的氨水改性剂，温度在80℃以上反应1.2小时后过滤，得到除去钛锆等杂质的含钪溶液。经检测，得到的约1.34L含钪溶液，含Sc为7.6g/L，钪的回收率为94.88％。4.高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种赤泥的提钪方法，其特征在于以铝土矿生产氧化铝产生的赤泥为原料，按如下步骤进行：（１）．钪的浸出在耐酸反应罐中加入浓度为２２％～３０％的盐酸，再加入赤泥，液固比为６∶１，反应温度为６０℃～９０℃，反应０．５～１小时后过滤， 可得含钪为１３～１５ｍｇ／Ｌ的浸出液；（２）．钪的萃取①将Ｐ２０４∶仲辛醇∶航空煤油按８～１０％∶４～６％∶８４～８８％的比例配制萃取剂，将该萃取剂放入萃取箱中与上述步骤１所得到的含钪酸浸出液反应，得到含钪有机相；② 再按Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］∶Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］∶Ｈ↓［２］Ｏ＝１∶３．５∶２０配制洗酸，把所配制的洗酸与上述步骤①的含钪有机相同时放入萃取箱中，除去含钪有机相中的部分杂质；③以浓度为２．５ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ作为反萃液，与上述步骤 ②所得的含钪有机相一起再次加入萃取箱中混合，与使含钪有机相中所含的钪进入反萃液，得到钪的富集物；上述步骤（１）中的浸出液与步骤（２）中的有机相、洗酸和ＮａＯＨ反萃液的流量比为２０～２５∶１∶２∶１；总萃取剂在萃取箱中的停留时间为１５ ～２５分钟；（３）．钪的提纯采用钪富集物６～１０倍的浓度为１８～２５％的盐酸溶解后，加入浓度为１５～２５％的氨水改性剂，所加氨水改性剂的重量是溶液总重量的１５％～４５％，其温度在８０℃～９５℃，反应１～１．５小时后过滤，得到 除去钛锆等杂质的含钪溶液；（４）．高纯氧化钪的制取将经过提纯的含钪溶液加热到８０℃～９５℃，加入固体草酸进行反应，０．５小时后过滤，把得到的含钪沉淀物置入马弗炉在６００℃～７００℃下煅烧２小时，即制得氧化钪。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪友华，
申请(专利权)人：汪友华，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]