一种利用钢渣处理钛白废酸并提取有价组元的方法技术

一种利用钢渣处理钛白废酸并提取有价组元的方法，按以下步骤进行：(1)将钛白废酸与有机萃取溶液混合进行萃取；(2)将负载有机相与反萃剂混合进行反萃，获得空白有机相和反萃液；(3)向反萃液中加入草酸，获得的草酸钪沉淀煅烧制成氧化钪粉末；(4)将钢渣加入到萃余液中进行中和反应；(5)向中和反应后的物料中加入磷酸溶液和双氧水溶液形成氧化物料；(6)将氧化物料加水水解，生成磷酸铁沉淀。本发明专利技术的方法有效利用钛白废酸中钪、铁等有价组元，实现高值化利用；(2)生产成本、能耗较低。

A method for treating titanium dioxide waste acid and extracting valuable components from steel slag

A method of treating titanium dioxide waste acid with steel slag and extracting valuable components is described in the following steps: (1) extracting titanium dioxide waste acid by mixing it with organic extraction solution; (2) stripping the loaded organic phase by mixing with stripping agent to obtain blank organic phase and stripping solution; (3) adding oxalic acid to the stripping solution to obtain scandium oxalate precipitation. Scandium oxide powder is prepared by precipitation and calcination; (4) steel slag is added to the raffinate for neutralization reaction; (5) phosphoric acid solution and hydrogen peroxide solution are added to the neutralized material to form oxide material; (6) the oxide material is hydrolyzed with water to form ferric phosphate precipitation. The method of the invention effectively utilizes the valuable components such as scandium and iron in the waste acid of titanium dioxide to realize high value utilization; (2) the production cost and the energy consumption are low.

【技术实现步骤摘要】
一种利用钢渣处理钛白废酸并提取有价组元的方法
本专利技术涉及属于冶金废料处理
，特别涉及一种利用钢渣处理钛白废酸并提取有价组元的方法。
技术介绍
硫酸法是钛白粉生产的主要方法。据统计，生产1吨钛白粉，要排出浓度约为20％的废酸8～10吨，中国钛白行业年产废酸量可达到600万吨；除残酸外，钛白工业产生的废酸中还含有200g/L以上的硫酸亚铁，以及20ppm左右的钪；钛白废酸的高值化综合利用是钛白工业可持续发展的战略性课题。目前围绕钛白废酸中有价组元的高效提取的研究包括：官长平等专利技术的一种钛白废酸中回收钪的方法(申请号201310600227.5)通过萃取的方式回收废酸中的钪离子，再酸洗负载有机相中的铁、锰、钛等杂质离子，再通过进一步反萃取生成氢氧化物沉淀、与酸反应达到提纯后，再通过草酸沉淀、煅烧等手段得到氧化钪产品；杨秋良专利技术的用钛白水解废酸浸取含钒钢渣全萃取钒、镓和钪的方法(申请号：200910063833.1)；这些专利虽然可以回收钛白废酸中的钪等有价组元，但对铁等组元的回收效率较低，也没有考虑之后废酸处理及外排相关方式。
技术实现思路
针对钛白废酸中回收利用技术存在的上述问题，本专利技术提供一种利用钢渣处理钛白废酸并提取有价组元的方法，先萃取钛白废酸中的钪，沉淀煅烧获得氧化钪，然后利用废料钢渣中和萃余液，再用磷酸沉淀铁，降低成本的同时，高效回收有价组元。本专利技术的方法按以下步骤进行：(1)将钛白废酸与有机萃取溶液混合进行萃取，有机萃取溶液与钛白废酸的体积比为1:(5～20)，萃取温度为10～40℃，萃取时间为5～20min，萃取完成后钛白废酸中的钪进入负载有机相，钛白废酸中的硫酸和硫酸亚铁进入萃余液；所述的有机萃取溶液按体积百分比含磷酸三丁酯1～2％，P2041～15％，其余为磺化煤油；(2)将负载有机相与反萃剂混合进行反萃，负载有机相与反萃剂的体积比为1:(0.5～3)，反萃温度10～40℃，反萃时间20～30min，反萃完成后获得空白有机相和反萃液；所述的反萃剂为氢氧化钠和氯化钠的混合水溶液，其中氢氧化钠浓度为0.2～4mol/L，氯化钠浓度为0.2～2mol/L；(3)向反萃液中加入固体的草酸，草酸的加入量按草酸与反萃液中的钪的摩尔比为1～2；搅拌均匀后静置，获得的草酸钪沉淀经过滤后，烘干去除水分，然后在600～660℃条件下煅烧1～3h，获得氧化钪粉末；(4)将钢渣加入到萃余液中进行中和反应，反应温度50～130℃，反应时间20～120min，钢渣的加入量按反应结束时全部物料的pH值为1.5～6.0；(5)向中和反应后的物料中加入磷酸溶液和双氧水溶液，磷酸溶液的浓度为0.5～5mol/L，双氧水溶液的浓度为0.1～3mol/L，双氧水溶液的加入量按双氧水为萃余液中亚铁离子总摩尔量的0.6～0.8倍，磷酸溶液的加入量按磷酸与全部铁离子反应生成磷酸铁所需总量的1.0～2.0倍加入；然后在30～120℃条件下反应5～60min，形成氧化物料；(6)将氧化物料加入到90～95℃的水中混合，控制混合后的物料中铁元素的浓度为0.03～0.10mol/L，然后在90～95℃和搅拌条件下进行水解，生成磷酸铁沉淀；将水解后的物料过滤分离出磷酸铁沉淀和滤液。上述方法中，步骤(1)萃取的反应式为：Sc3++n(HL)2(O)→ScLn(O)+nH+；式中HL为步骤1中所述的萃取剂P204。上述方法中，步骤(4)中和反应的反应式为：CaO+H2SO4＝CaSO4+H2O和MgO+H2SO4＝MgSO4+H2O。上述方法获得的滤液与钢渣或石灰混合，至pH值为6～9，然后在40～120℃，反应时间为3～40min，获得的反应物料作为钛白生产原料。上述的步骤(2)中，反萃液中钪的反萃率≥85％。上述的钢渣按质量百分比含氧化钙40～41％，氧化镁7～9％，氧化硅11～12％，氧化铁18～22％，还含有钒、钛、锰和铬。上述的钢渣可以替换为任意含CaO质量百分比大于等于40％的冶金渣。上述的钛白废酸中硫酸浓度150～250g/L，Fe2+和Fe3+浓度15～50g/L，Mg2+浓度1～7g/L，Al3+浓度0.5～3.0g/L，Mn2+浓度1～6g/L，Sc3+浓度1～40ppm。上述方法中，萃取反应中钪的回收率≥91％，钛白废酸中铁向磷酸铁的转化率≥84％。上述的磷酸铁沉淀烘干后用于锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备原料。与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是：(1)可有效利用钛白废酸中钪、铁等有价组元，制备氧化钪、磷酸铁等产品，实现钛白废酸的高值化利用；(2)生产过程主要采用钢铁冶炼的废渣作为中和剂，在降低钛白废酸酸度的同时大幅度降低了生产过程的原料成本；(3)全流程以湿法过程为主，生产能耗较低。附图说明图1为本专利技术的利用钢渣处理钛白废酸并提取有价组元的方法流程示意图。具体实施方式本专利技术实施例中水解时采用的水为去离子水。本专利技术实施例中反萃液中钪的反萃率≥85％。本专利技术实施例中的钢渣按质量百分比含氧化钙40～41％，氧化镁7～9％，氧化硅11～12％，氧化铁18～22％，还含有钒、钛、锰和铬。本专利技术实施例中的钛白废酸中硫酸浓度150～250g/L，Fe2+和Fe3+浓度15～50g/L，Mg2+浓度1～7g/L，Al3+浓度0.5～3.0g/L，Mn2+浓度1～6g/L，Sc3+浓度1～40ppm。本专利技术实施例中，萃取反应中钪的回收率≥91％，钛白废酸中铁向磷酸铁的转化率≥84％。本专利技术采用的石灰中氧化钙的质量百分比≥75％。本专利技术实施例中的空白有机相作为有机萃取溶液循环使用。实施例1将钛白废酸与有机萃取溶液混合进行萃取，有机萃取溶液与钛白废酸的体积比为1:5，萃取温度为10℃，萃取时间为20min，萃取完成后钛白废酸中的钪进入负载有机相，钛白废酸中的硫酸和硫酸亚铁进入萃余液；所述的有机萃取溶液按体积百分比含磷酸三丁酯1％，P20415％，其余为磺化煤油；将负载有机相与反萃剂混合进行反萃，负载有机相与反萃剂的体积比为1:1.5，反萃温度10℃，反萃时间30min，反萃完成后获得空白有机相和反萃液；所述的反萃剂为氢氧化钠和氯化钠的混合水溶液，其中氢氧化钠浓度为0.2mol/L，氯化钠浓度为2mol/L；向反萃液中加入固体的草酸，草酸的加入量按草酸与反萃液中的钪的摩尔比为1；搅拌均匀后静置，获得的草酸钪沉淀经过滤后，烘干去除水分，然后在660℃条件下煅烧1h，获得氧化钪粉末；将钢渣加入到萃余液中进行中和反应，反应温度50℃，反应时间120min，钢渣的加入量按反应结束时全部物料的pH值为6.0；向中和反应后的物料中加入磷酸溶液和双氧水溶液，磷酸溶液的浓度为0.5mol/L，双氧水溶液的浓度为0.1mol/L，双氧水溶液的加入量按双氧水为萃余液中亚铁离子总摩尔量的0.6倍，磷酸溶液的加入量按磷酸与全部铁离子反应生成磷酸铁所需总量的1.0倍加入；然后在30℃条件下反应60min，形成氧化物料；将氧化物料加入到90～95℃的水中混合，控制混合后的物料中铁元素的浓度为0.03mol/L，然后在90～95℃和搅拌条件下进行水解，生成磷酸铁沉淀；将水解后的物料过滤分离出磷酸铁沉淀和滤液；磷酸铁沉淀烘干后用于锂离子电池正极材料磷酸铁锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用钢渣处理钛白废酸并提取有价组元的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将钛白废酸与有机萃取溶液混合进行萃取，有机萃取溶液与钛白废酸的体积比为1:(5～20)，萃取温度为10～40℃，萃取时间为5～20min，萃取完成后钛白废酸中的钪进入负载有机相，钛白废酸中的硫酸和硫酸亚铁进入萃余液；所述的有机萃取溶液按体积百分比含磷酸三丁酯1～2％，P204 1～15％，其余为磺化煤油；(2)将负载有机相与反萃剂混合进行反萃，负载有机相与反萃剂的体积比为1:(0.5～3)，反萃温度10～40℃，反萃时间20～30min，反萃完成后获得空白有机相和反萃液；所述的反萃剂为氢氧化钠和氯化钠的混合水溶液，其中氢氧化钠浓度为0.2～4mol/L，氯化钠浓度为0.2～2mol/L；(3)向反萃液中加入固体的草酸，草酸的加入量按草酸与反萃液中的钪的摩尔比为1～2；搅拌均匀后静置，获得的草酸钪沉淀经过滤后，烘干去除水分，然后在600～660℃条件下煅烧1～3h，获得氧化钪粉末；(4)将钢渣加入到萃余液中进行中和反应，反应温度50～130℃，反应时间20～120min，钢渣的加入量按反应结束时全部物料的pH值为1.5～6.0；(5)向中和反应后的物料中加入磷酸溶液和双氧水溶液，磷酸溶液的浓度为0.5～5mol/L，双氧水溶液的浓度为0.1～3mol/L，双氧水溶液的加入量按双氧水为萃余液中亚铁离子总摩尔量的0.6～0.8倍，磷酸溶液的加入量按磷酸与全部铁离子反应生成磷酸铁所需总量的1.0～2.0倍加入；然后在30～120℃条件下反应5～60min，形成氧化物料；(6)将氧化物料加入到90～95℃的水中混合，控制混合后的物料中铁元素的浓度为0.03～0.10mol/L，然后在90～95℃和搅拌条件下进行水解，生成磷酸铁沉淀；将水解后的物料过滤分离出磷酸铁沉淀和滤液。...

【技术特征摘要】
1.一种利用钢渣处理钛白废酸并提取有价组元的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将钛白废酸与有机萃取溶液混合进行萃取，有机萃取溶液与钛白废酸的体积比为1:(5～20)，萃取温度为10～40℃，萃取时间为5～20min，萃取完成后钛白废酸中的钪进入负载有机相，钛白废酸中的硫酸和硫酸亚铁进入萃余液；所述的有机萃取溶液按体积百分比含磷酸三丁酯1～2％，P2041～15％，其余为磺化煤油；(2)将负载有机相与反萃剂混合进行反萃，负载有机相与反萃剂的体积比为1:(0.5～3)，反萃温度10～40℃，反萃时间20～30min，反萃完成后获得空白有机相和反萃液；所述的反萃剂为氢氧化钠和氯化钠的混合水溶液，其中氢氧化钠浓度为0.2～4mol/L，氯化钠浓度为0.2～2mol/L；(3)向反萃液中加入固体的草酸，草酸的加入量按草酸与反萃液中的钪的摩尔比为1～2；搅拌均匀后静置，获得的草酸钪沉淀经过滤后，烘干去除水分，然后在600～660℃条件下煅烧1～3h，获得氧化钪粉末；(4)将钢渣加入到萃余液中进行中和反应，反应温度50～130℃，反应时间20～120min，钢渣的加入量按反应结束时全部物料的pH值为1.5～6.0；(5)向中和反应后的物料中加入磷酸溶液和双氧水溶液，磷酸溶液的浓度为0.5～5mol/L，双氧水溶液的浓度为0.1～3mol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：张廷安，吕国志，豆志河，刘燕，张伟光，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21