【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分离钪氧化物，具体涉及一种利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法。
技术介绍
1、钪、钇和其他十五种镧系元素统称为稀土元素。钪具有独特的物理化学性质，被广泛应用于航天仪器、钪铝合金、化学催化剂等领域。自然界中的钪含量极低，通常与其他元素生成共生矿物，在实际生产中通常作为生产其他矿物的副产品。目前工业中常用的钪源主要包括铝土矿、红土镍矿、钨渣、钛白粉生产过程中的浸出液。这些钪源中的钪含量极低，需要通过富集才能获得适合生产的高浓度钪液。
2、目前分离回收钪主要使用的方法包括溶剂萃取法、离子交换法、吸附法等。溶剂萃取由于处理量大、条件温和，被广泛应用于钪的前端富集阶段。溶剂萃取需要萃取剂对水相中的目的金属离子进行提取，达到与其中的杂质离子分离的目的。目前常用的萃取剂包括酸性萃取剂，含磷类的包括p204、p507、cyanex272、cyanex301、cyanex302；羧酸萃取剂包括versatic10酸、ca-12、ca-100，中性萃取剂cyanex923、cyanex925、tbp、p350；碱性萃取剂包括n1923、n235等，萃取至有机相的钪需要使用各种矿酸如硫酸、盐酸、硝酸等反萃。目前工业中常用的p204对钪的选择性很强，可以高效萃取浸出液中的钪，但是正因其对钪过高的亲和力，导致高浓度酸液(大于10m)仅能反萃20％左右的钪，因此工业中采取氢氧化钠反萃，得到氢氧化钪沉淀，但是碱反萃可能会造成差的相现象，此外使用过的p204需要进行洗涤，酸化才能重新使用，无疑会增加额外的投入。对于中性萃取剂，如t
3、协同萃取指的是两种萃取剂相互作用，通过其表现出的正协同作用或者反协同作用来提高萃取金属的选择性，并且在一定程度克服反萃困难的问题。赵志刚等研究了htta与topo混合体系对sc与过渡金属分离的协同作用，单独htta在萃取sc的ph条件下，sc萃取达到90％时，fe已被完全萃取，加入topo后，sc萃取率大于90％时，fe的萃取率仅为40％左右，表明fe的萃取被抑制，体现出很强的协同作用，该体系有机相的sc在1m盐酸或者硫酸条件下均能实现高效洗脱。maha sharaf等探究了p507和versatic 10酸的协同萃取，发现两者比例为1:100时，表现出反协同作用。虽然sc的萃取被抑制，萃取曲线向高ph移动，但解决了p507单独作用时有机相负载sc后出现第三相的问题，使用1m硫酸和盐酸即可反萃90％的sc，也克服了需要高浓度酸反萃且效果不佳的问题。刘明阳等研究了n1923和cyanex923的协同作用，发现在cyanex923占比为0.4时，最大协同系数为2.2，此时体系酸度为0.25mol/l，有机相中的sc在2mol/l硝酸条件反萃率大于95％。将该体系用于红土镍矿浸出液中分离sc，结果显示反萃液中仅有少量的fe和al以及mg，这些杂质后续可通过加入还原剂或者草酸沉淀除去。虽然以上例子展现出了这些协同体系强大的萃取能力和优秀的反萃性能，但是反萃酸度仍然偏高，且协同体系中负责协同作用的萃取剂量过大，但其实并不起萃取作用，造成萃取剂利用率偏低，这无疑需要更加大量的稀释剂保证有机相的流动性。
4、离子液体(ionic liquid)属于盐类，它们的熔点通常低于100℃。由于其具有独特的理化性质，近年来将其用于分离金属的文献越来越多，王伟等使用两种离子液体：[n1888][ca-12]和[n1888][ca-100]用于分离硝酸介质中镧，通过与p507(1.57)以及tbp(1.55)和p350(1.15)比较，发现[n1888][ca-12]萃取镧和铈、镨，平均分离系数为1.55，与p507接近，但是p507需要提前进行铵皂，产生皂化废水，而p350和tbp在硝酸体系需要在高浓度(3m左右)硝酸条件下才可以获得好的萃取效果。而从反萃试验可知，两种离子液体在反萃酸浓度为0.03m时即可以实现镧大于95％的反萃，较传统的萃取剂有更好的萃取效果。对于钪的分离和提纯，离子液体也显示出其优越性，binnemans课题组使用甜菜碱疏水离子液体[hbet][tf2n]分离铝土矿模拟浸出中的sc与其他稀土金属如y以及al、fe等金属的分离性能，发现这种离子液可以优先萃取sc，符合一般稀土萃取机理，即萃取一个稀土离子需要交换三个质子到水相，萃取至有机相的sc可以用1m的盐酸或者草酸液反萃，但是这种离子液体在萃取时会有一部分离子液体(10％左右)溶于水相，导致离子液体损失。可以看出，离子液体萃取的金属离子可以在较低酸度实现高效反萃，若离子液体阴阳离子均为长链疏水离子，则可以在获得较好萃取效果的同时也减少离子液体的损失。但是沈璐研究了[n1888][p507]萃取盐酸和硝酸介质中的钪与稀土的分离，发现在0.2m-1m酸度下，其他稀土萃取率可以忽略不计，而钪萃取率大于78％，实现了钪与稀土好的分离，但是反萃仍然比较困难，3m盐酸或者5m硝酸都无法将钪完全反萃，究其原因主要是p507对钪的亲和力仍然过高，而cyanex272的酸度较p507低，说明其在反萃时可以以更低酸度的酸溶液反萃金属离子。
5、因此研究开发一种解决有机相中钪反萃困难的问题，实现高效和高分离反萃，获得高纯度钪产品的方法，非常有必要。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决上述技术问题，提供一种利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，该方法解决有机相中钪反萃困难的问题，可以能实现钪的高效反萃，获得高纯度钪产品。
2、本专利技术的技术方案为：
3、一种利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，包括以下步骤：
4、(1)含钪浸出液的制备：向经过纯化的低纯度氧化钪中加入酸溶液中，溶解，控制ph值为1-4，过滤，得到滤渣和含钪浸出液；
5、(2)钪的萃取：向含钪浸出液加入碱性溶液，控制起始ph值为1-4，加入无机盐，采用萃取剂进行萃取，控制有机相和水相的体积比为3:1-5:1，震荡反应，离心分离，得到水相和含钪有机相；所述萃取剂为[n1888][cyanex272]和[n1888][ca-12]两种离子液体溶于有机溶剂配制而成的有机相；
6、(3)含钪有机相反萃：对含钪有机相用酸溶液进行反萃，得到固体和反萃后有机相，对固体洗涤，烘干，焙烧，得到氧化钪；
7、(4)有机相的再生：步骤(3)得到的反萃后有机相加入碱性溶液，洗涤至中性后，返回步骤(2)萃取用。
8、本专利技术步骤(1)中，粗钪渣浸出液中杂质离子过多，会导致萃取时，有机相无法有效萃取浸出液中的钪，因此需要将粗钪渣经过一般纯化，一般采取草酸沉淀-烘干-焙烧的方法可以除去大部分杂质，获得纯度符合试验要求的氧化钪，随后的以该种氧化钪作为浸出原料，如果含钪浸出液的ph过高会导致钪沉淀，因此浸出后需要将浸出液ph控制至1-4。优选地，本专利技术所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，经过纯化的低纯度氧化钪中含氧化钪40wt％-95wt％，所述酸溶液为盐酸溶液，所述酸溶液加入量使得含钪浸出液浓度控制在0.001M-1M。
3.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，碱性溶液为摩尔浓度为3M的氢氧化钠溶液。
4.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述无机盐为氯化钠，加入氯化钠后，含钪浸出液浓度控制在0.001M-10M；所述有机溶剂为苯或甲苯。
5.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，有机相还含有其体积1％-40％的相修饰剂，所述相修饰剂为异辛醇。
6.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述[N1888][Cyanex272]和[N1888][
7.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，有机相中[N1888][Cyanex272]和[N1888][CA-12]两种离子液体总浓度为0.001M-5M。
8.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，反萃时，酸溶液为草酸溶液，所述草酸溶液的浓度为0.001M-5M。
9.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，反萃时，含钪有机相与酸溶液的相比为1:10-10:1。
10.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，反萃后有机相和碱性溶液的相比1:10-10:1，所述碱性溶液为浓度为0.001M-10M的氢氧化钠溶液。
...【技术特征摘要】
1.一种利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，经过纯化的低纯度氧化钪中含氧化钪40wt％-95wt％，所述酸溶液为盐酸溶液，所述酸溶液加入量使得含钪浸出液浓度控制在0.001m-1m。
3.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，碱性溶液为摩尔浓度为3m的氢氧化钠溶液。
4.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述无机盐为氯化钠，加入氯化钠后，含钪浸出液浓度控制在0.001m-10m；所述有机溶剂为苯或甲苯。
5.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，有机相还含有其体积1％-40％的相修饰剂，所述相修饰剂为异辛醇。
6.如权利要求1所述利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的...
【专利技术属性】
技术研发人员：况鑫，莫棣棠，
申请(专利权)人：广西银亿高新技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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