粗氧化钪的提纯研究.pdf

有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．1 1 ．0 1 3 粗氧化钪的提纯研究 韦世强，侬健桃，谭海翔 中铝广西有色稀土开发有限公司，南宁5 3 0 0 2 2 摘要以从钛白废酸中提取的粗钪 S c 。9 9 ％～9 9 ．9 5 ％ 为原料，采用酸溶解、T 2 0 4 和D 3 0 5 多级萃 取、反萃以及草酸沉淀等提纯工序，得到的草酸钪经煅烧后可以获得回收率9 3 ．4 9 ％、纯度9 9 ．9 9 9 ％的 高纯氧化钪。 关键词稀土；氧化钪；提纯；钛白废酸 中图分类号T F 8 4 5 ’．1文献标识码A文章编号1 0 0 77 5 4 5 2 0 1 2 1 1 一0 0 4 4 一0 3 S t u d yo nP u r i f i c a t i o no fC r u d e S c a n d i u mO x i d e W E I S h i q i a n g ，N o N GJ i a n t a o ，T A NH a i x i a n g C H I N A L C G X N FR a r eE a r t hD e v e l o p m e n tC o ．L t d ，N a n n i n g5 3 0 0 2 2 ，Ch i n a A b s t r a c t W i t hc r u d es c a n d i u m S c 2 0 39 9 ％～9 9 ．9 5 ％ e x t r a c t e df r o mt i t a n i u mw h i t ew a s t ea c i da sr a w m a t e r i a l ，s c a n d i u mo x a l a t ew a sp r e p a r e dw i t ht h ef o l l o w i n gp u r i f i c a t i o np r o c e s s e si n c l u d i n ga c i dd i s s o l u t i o n ，T 2 0 4a n dD 3 0 5m u l t i s t a g ee x t r a c t i o na n db a c ke x t r a c t i o n ，o x a l i ca c i dp r e c i p i t a t i o n ．T h er e s u l t ss h o w t h a ts c a n d i u mo x i d ew i t hah i g hp u r i t yo f9 9 ．9 9 9 ％i so b t a i n e dw i t ht h er e c o v e r yo f9 3 ．4 9 ％a f t e rs c a n d i u m o x a l a t ec a l c i n i n g ． K e yw o r d s r a r ee a r t h ；s c a n d i u mo x i d e ；p u r i f i c a t i o n ；t i t a n i u mw h i t ew a s t ea c i d 钪主要伴生于基性岩和超基性岩如钨矿、钛铁 矿、钒钛磁铁矿等矿物中。钨渣[ 1 ] 和钛白废酸[ 2 _ 3 ] 中回收钪最具工业价值，但产出的氧化钪含量大多 数为9 9 ％～9 9 ．9 5 ％，不能直接应用在高科技材料 上。本文利用从钛白废酸中回收的粗钪 S c 。O 。 9 9 ％～9 9 ．9 5 ％ 为原料，开展进一步提纯研究，制备 出高纯氧化钪 9 9 ．9 9 9 ％ 。 1 基本原理 由于钪的某些性质与稀土元素相似，同时另一 些性质义与锆、钍相似。在酸性介质中，钪离子在 T 2 0 4 中的可萃取性介于稀土离子与锆离子之间，且 随着介质成分不同其分配比也不尽相同。根据这些 性质，采用T 2 0 4 萃钪而与稀土、钙、镁、铜、镍、钍分 收稿日期2 0 1 2 5 1 1 基金项目国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A B l o B l l 作者简介韦世强 1 9 7 6 一 ，男，广西南宁人，工程师． 离；利用D 3 0 5 萃取锆、钒、铁、钨等杂质，使之与钪 进一步分离，最后用草酸进行沉淀、8 0 0 ～9 0 0 ℃煅 烧后即获得高纯氧化钪。 工艺流程 原则流程见图1 。 3原料与试剂 采用钛白废酸提取的粗钪 S c 。O 。9 9 ％～ 9 9 ．9 5 ％ 作为原料j 杂质含量 1 0 _ 6 F e5 ．7 、A l 9 6 ．7 ％。 4 ．1 ．2 D 3 0 5 萃取钪溶液中杂质 为进一步分离钪中的锆等杂质，T 2 0 4 萃取钪后 用草酸沉淀、煅烧后，在酸性介质中用D 3 0 5 醇类 萃取，有机相与水相之比为1 15 ～4 0 ，经多级萃 取、反萃，使钪和杂质分离。在萃取锆杂质的同时， 其它杂质如钒、钛、铁，钨、钙、镁、铝等也不同程度地 被萃取，由于钪萃取物是不稳定的，试验中我们用一 定量的酸来洗涤有机相，便可把钪从有机相中分离 出来，这样可确保钪的回收率达到9 9 ％以上，杂质 锆可从约o ．1 ％降低至小于o ．0 0 1 ％。 4 ．1 ．3 草酸沉淀 萃取杂质后的钪溶液，在适宜的酸度下，利用合 适的草酸浓度沉淀钪而与其它杂质元素如铁、锆、 钨、钛、铝、钒、铜等进一步分离。试验过程严格控制 溶液p H ，以及适宜草酸、氧化钪用量比，使得草酸 钪的沉淀率最好可达9 9 ％以上，草酸钪经过煅烧后 可转化为高纯氧化钪。 4 ．1 ．4 煅烧 控制马弗炉温度8 0 0 ～9 0 0 ℃，煅烧草酸钪一定 时间，即获得合格氧化钪产品。 4 ．2 综合试验 T 2 0 4 萃取提纯氧化钪结果见表1 所示，除烧失 和氨滤液排放不回收外，其余各项钪均可回收进行 处理，产品氧化钪直收率为9 4 ．7 5 ％。D 3 0 5 萃取提 纯氧化钪结果见表2 所示，产品1 和产品2 合并得 最终氧化钪产品，直接回收率为9 3 ．4 9 ％，产品经检 测分析含s c 2 0 。9 9 ．9 9 9 ％。 表1T 2 0 4 萃取提纯结果 T a b I e1R e s u l t so fT 2 0 4e x t r a c t i o na n dp u r i f i c a t i o n 原料 酸洗液 氨滤液 草酸滤液 草酸洗液 中萃余液 中间产品 T 2 0 4 残渣 合计 烧失 2 8 ．5 7 8 ．5 7 1 0 2 5 ．O O 1 0 4 5 ．9 3 1 0 2 1 ．4 5 1 0 2 2 0 0 ．O O O ．6 0 5 ．O O 1 0 。2 2 9 ．6 5 1 0 2 4 ．3 5 1 0 2 4 6 ．1 0 1 4 8 ．O O 1 ．8 0 1 9 9 ．8 5 0 ．1 6 1 ．8 9 ．O 6 ．O 2 ．O 4 6 ．1 0 萃余1 4 ．5 0 1 0 3 3 5 ．4 0 X 1 0 2 0 ．0 3 2 ．5 0 1 ．6 0 4 1 ．5 0 4 ．0 0 1 0 3 4 5 ．9 9 1 0 ．8 5 1 0 2 叫 1 1 蕊黼 万方数据 4 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 表2D 3 0 5 萃取提纯结果 T a b l e2R e s u 儿so fD 3 0 5e x t r a c t i o n a n dp u r i f i c a t i o n 4 ．3 三废处理 本试验在整个过程中废渣量产生极少，可集中 收集后统一处理；T 2 0 4 萃取过程中的萃余液还含有 微量钪，经酸洗液、氨水中和后形成钪渣沉淀，返回 工序作为原料利用，氨洗液调p H 后作辅料再利用。 草酸沉淀的滤液可留作沉淀粗钪时配草酸溶液再利 用。整个提纯过程中，萃取剂经洗涤和酸平衡后还 都可以循环使用。 5 经济估算 加工1k g 高纯氧化钪的主要原辅材料单耗为 粗钪1 ．0 6k g 、T 2 0 43 0 0m I 。D 3 0 54 0 0L 、煤油o ．5 k g 、草酸1 0k g 、盐酸2 0L 、氨水21 。活性剂o ．8 5 k g 、氧化剂o ，8 5k g ，其加工成本比较低，按目前高 纯氧化钪市场价格，按一条生产线年产规模5 0 0k g 计，年产值10 0 0 万元左右，每年可创利润2 0 0 万 兀。 6结论 采用酸溶解，T 2 0 4 和D 3 0 5 多级萃取、反萃以 及草酸沉淀及煅烧等提纯工序处理从钛白废酸中提 取的粗钪 S c 。 。9 9 ％～9 9 ．9 5 ％ ．可以获得回收率 9 3 。4 9 ％、纯度9 9 。9 9 9 ％的高纯氧化钪。试验流程 短，设备简单，操作方便，产品质量稳定。 参考文献 [ 1 ] 杨革．从钨渣中提取高纯氧化钪[ J ] ．湖南有色金属， 2 0 0 1 ，1 7 1 1 82 0 ． [ 2 ] 徐光宪，袁承业．精土的溶荆萃取[ M ] ．北京科学出版 社，1 9 8 7 ． [ 3 ] 李正安．利用钛白粉生产的废酸提取高纯氧化钪[ J ] ． 河南化工，1 9 9 6 2 3 23 3 ． [ 4 ] 尹志民，潘清林，姜锋，等．钪和含钪合金[ M ] ．长沙中 南大学出版社，2 0 0 7 ． 万方数据