CN102899485B - 树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法 - Google Patents

树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法。将含钪物料破碎、加水磨细,加入硫酸、盐酸或硝酸,常压下酸浸,将阳离子交换树脂投入到多级连续逆流反应槽中,边浸出边吸附,经多级连续逆流酸浸和吸附,负载树脂从第一级反应槽定时定量提取,后面反应槽中树脂依次向前等量串动,再生树脂或新树脂补加到最后一级反应槽中;浸出吸附后的矿浆进入尾矿综合处理系统;本发明采用常温常压连续逆流的边浸出边吸附,将钪的多级浸出和吸附集中在一套装置中同时进行,节省了过滤操作和设备投资。工艺简单,系统紧凑,厂房占地面积减少;大量减少浸出,吸附,过滤的投资;使钪得到有效提取,回收率提高,生产成本降低。

Description

树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法
技术领域
:
[0001]本发明涉及一种稀土金属湿法冶金工艺,尤其是树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的湿法冶金方法。
背景技术
:
[0002] 钪属于稀土金属,钪在地壳里的含量只有5*10-6,也就相当于每一吨地壳物质里面有5克,不但和其他轻元素相比要低不少,在整个稀土元素中含量也仅属中等,大概只有铈的1/10。随着对稀土元素分离方法的日益改进,如今用于提纯钪的化合物,已经有了相当成熟的工艺流程。用〃分级沉淀〃法可比较容易地把它从稀土元素中分离出来。另一种方法是利用硝酸盐的分极分解进行分离。现有的钪的回收主要有:
[0003] —、从钛铁矿生产钛白的废液回收钪,硫酸法从钛铁矿生产钛白粉时,水解酸性废液中含钪量约占钛铁矿中总含量的80%。我国生产的氧化钪,绝大部分来自钛白粉厂。采用P204-TBP-煤油协同萃取初期富集钪,NaOH反萃,盐酸溶解,再经55%〜62%(或P350)萃淋树脂萃取色谱分离净化钪,最后经草酸精制得纯度大于99.9%,整个方法钪的收率大于70%。
[0004] 前苏联以0.4M P204自钛白母液中提取钪,0/Α=1/100时钪差不多能完全同钛、铁、钙等杂质分离,用固体NaF反萃钪,再用3%H2S04溶解,扩大试验钪的回收率为85%〜90%。还有研究用P204-TBP从钛白母液中提钪时,先加入抑制剂,抑制P204对铁、钛的萃取,而后用混酸及硫酸洗涤萃取有机相。还有用N1923选择性萃钪,而后再加TBP萃钪进一步除杂,两段钪总共浓缩了50多倍,草酸精制后Sc2O3纯度为99%,回收率为84%。此外离子交换法、乳状液膜法也已用于钛白废液提钪。
[0005] 二、从氯化烟尘中提取钪,在钛铁矿进行电弧炉熔炼高钛渣时,由于Sc2O3与铌、铀、隹凡等氧化物一样生成热尚,故很稳定不会被还原而留在尚钦渔中。将此尚钦渔进彳丁尚温氣化生产TiCl4时,钪在氯化烟尘中被富集。对此国内研究了湿法冶金提取Sc2O3的流程,包括水浸、TBP煤油溶液萃取、草酸沉淀净化及灼烧等单元操作,先后进行了小型和扩大试验,得到纯度99.5%的Sc2O3产品;从氯化烟尘到产品,钪回收率为60%。
[0006]三、从赤泥中回收钪,据估算,全世界200万t的钪储量中有75%〜80%是伴生在铝土矿中,在生产氧化铝过程中,铝土矿在碱溶时,Fe、Ca、S1、Mg、T1、Sc等元素由于氧化铝的大量溶解而留在赤泥中得到富集,铝土矿中98%以上的钪富集于赤泥中,其Sc2O3的含量可达
0.02%。从赤泥中回收钪的方法有:还原熔炼法处理赤泥;硫酸化焙烧处理赤泥;废酸洗液浸出处理赤泥;直接用浓度50%,的硫酸浸出;用浓盐酸浸取。从赤泥中回收钪的原则流程如图所示。
[0007]四、利用选矿和湿法冶金的方法从矿石中提取钪,利用选矿的方法可以先将原料中的钪进行富集,提高钪的品位,然后采用浸出,萃取,草酸沉淀,灼烧提纯等湿法冶金的工艺获得Sc203。目前在这方面研究的较多的有昆明理工大学张宗华教授,较成功的项目有从攀枝花尾矿中提钪和从长江三峡淤泥中提钪等。
[0008] CN1043752公开了一种《从矿石萃取钪的方法》,将锆英石砂送入一个约10ITC的流态化床氯化器,以产生一个蒸汽相和固态残余物,并从该固态残余物回收钪。即用酸的水溶液(例如H C I)浸出该残余物而形成含钪水溶液,接着使该水溶液与含欣烷基磷酸酯的有机相接触,聚烷基磷酸酯(例如磷酸三丁酯)将钪萃取到该有机相中,接着通过加入铵形成氢氧化钪沉淀使钪析出,焙浇该氢氧化钪,从而钪以氧化物形式被回收。
[0009] CN1127791公开了《一种从含钪稀土混合物中富集和制备高纯钪的方法》,用羧酸作萃取剂,添加适量的醇,煤油为稀释剂。水相为盐酸介质,以错流萃取富集微量钪,钪富集度为 10 — 50%。
[0010] CN87101034公开了一种《从钛铁矿中回收钪》的方法,从酸度5 — 8MOL — H2SO 4,钪含量5 — 20毫克/升的钛铁矿硫酸分解除钛液中用0.5M P 204 + 4 — 8% T B P—煤油,相比O/A = 1/20,平衡15分钟,协同萃取初期富集钪,萃后有机相不经洗涤钛等杂质,直接用Na O H反萃钪,盐酸溶解,再经含55 — 62% T B P (或P 350)组成的萃取树脂上萃取色谱分离净化钪。树脂粒经IQQ — 15Q筛目,流速I毫升/厘米2分,最后经草酸精制得纯度大于99.9% Sc203o
[0011 ]钪常共生于钨矿、钛铁矿、铀矿和铝土矿等矿石中。钪的提取必须根据富钪物料的具体情况,选择适合的分离方法,才能达到经济而有效的目的。钪从矿石中溶解进入溶液后,首先要与大量的其它杂质分离,并进行富集与提纯。离子交换法是主要方法之一。钪的常规离子交换法,需进行浸出,过滤,吸附,等各个单元操作,费时复杂。
发明内容
[0012]本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足,提供一种树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法。
[0013]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0014]树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法,包括以下步骤:
[0015] a、将含钪物料破碎、加水磨细至粒度小于0.074mm的>70%;
[0016] b、调浆,将磨至粒度小于0.074mm的含钪物料置于调浆槽,调至质量浓度为30%;
[0017] C、栗入反应槽中,加入硫酸、盐酸或硝酸,使矿浆中游离酸浓度达到20_200g/l,常压下酸浸,浸出总液固比1:3-1:12;
[0018] d,将大孔径阳离子交换树脂投入到多级连续逆流反应槽中,边浸出边吸附,浸出和吸附温度为25-50°C,浸出和吸附时间为4-96h;
[0019] e、经过多级连续逆流酸浸和树脂吸附,负载树脂从第一级反应槽定时定量提取,后面反应槽中树脂依次向前等量串动,再生树脂或新树脂补加到最后一级反应槽中;树脂的矿浆浓度为10-20kg/m3,单级吸附时间为10-24h;浸出吸附后的矿浆进入尾矿综合处理系统;
[0020] f、吸附钪的树脂筛出后用清水洗净矿浆,装入树脂柱,先用I摩尔盐酸溶液净化处理,然后用1.5摩尔碳酸铵溶液和I摩尔盐酸溶液按1:1混合后将钪解析下来,解析流速1-2毫升每分钟每平方厘米进行解吸,得到钪解析液;
[0021 ] g、解析液用氨水或氢氧化钠沉淀,洗涤后烘干,煅烧得到粗氧化钪,将粗氧化钪再进行钪酸溶解,再经离子交换树脂柱进一步分离提纯,钪的品位达99%,钪浸出吸附回收率大于75%。
[0022] d步骤所述的大孔径阳离子交换树脂是指磷酸基阳离子交换树脂或羧基阳离子交换树脂。
[0023] e步骤所述的多级连续逆流酸浸和树脂吸附为2—6级
[0024] 有益效果:本发明采用常温常压连续逆流的边浸出边吸附的浸出和树脂吸附在一套装置中同时进行的工艺。将钪的多级浸出,吸附工序集中在一套系统中同时运行,并节省过滤操作和设备投资。优点:I.工艺简单,系统紧凑,厂房占地面积减少;2.大量减少浸出,吸附,过滤的投资;3,使钪得到有效提取,回收率提高,生产成本降低,易于推广应用。
附图说明
[0025]附图:树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的工艺流程图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例作进一步的详细说明
[0027]树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法,包括以下步骤:
[0028] a、将含钪物料破碎、加水磨细至粒度小于0.074mm的>70%;
[0029] b、调浆,将磨至粒度小于0.074mm的含钪物料置于调浆槽,调至质量浓度为30%;
[0030] C、栗入反应槽中,加入硫酸、盐酸或硝酸,使矿浆中游离酸浓度达到20_200g/l,常压下酸浸,浸出总液固比1:3-1:12;
[0031] d,将磷酸基或羧基大孔径阳离子交换树脂投入到多级连续逆流反应槽中,边浸出边吸附,浸出和吸附温度为25-50°C,浸出和吸附时间为4-96h;
[0032] e、经过2—6级连续逆流酸浸和树脂吸附,负载树脂从第一级反应槽定时定量提取,后面反应槽中树脂依次向前等量串动,再生树脂或新树脂补加到最后一级反应槽中;树脂的矿浆浓度为10-20kg/m3,单级吸附时间为10-24h;浸出吸附后的矿浆进入尾矿综合处理系统;
[0033] f、吸附钪的树脂筛出后用清水洗净矿浆,装入树脂柱,先用I摩尔盐酸溶液净化处理,然后用1.5摩尔碳酸铵溶液和I摩尔盐酸溶液按1:1混合后将钪解析下来,解析流速1-2毫升每分钟每平方厘米进行解吸,得到钪解析液;
[0034] g、解析液用氨水或氢氧化钠沉淀,洗涤后烘干,煅烧得到粗氧化钪,将粗氧化钪再进行钪酸溶解,再经离子交换树脂柱进一步分离提纯,钪的品位达99%,钪浸出吸附回收率大于75%。
[0035] 实施例1
[0036] a、将含钪55g/t物料破碎、加水磨细至粒度小于0.074mm的>70%;
[0037] b、调浆,将磨至粒度小于0.074mm的含钪物料置于调浆槽,调至质量浓度为30%;
[0038] C、栗入反应槽中,加入硫酸、盐酸或硝酸,使矿浆中游离酸浓度达到50g/l,常压下酸浸,浸出总液固比1:6;
[0039] d,将羧基大孔径阳离子交换树脂投入到多级连续逆流反应槽中,边浸出边吸附,浸出和吸附温度为28 °C,浸出和吸附时间为96h;
[0040] e、经过3级连续逆流酸浸和树脂吸附,负载树脂从第一级反应槽定时定量提取,后面反应槽中树脂依次向前等量串动,再生树脂或新树脂补加到最后一级反应槽中;树脂的矿浆浓度为15kg/m3,单级吸附时间为24h;浸出吸附后的矿浆进入尾矿综合处理系统;
[0041] f、吸附钪的树脂筛出后用清水洗净矿浆,装入树脂柱,为了降低钙镁铁等杂质离子,对饱和树脂,用0.8摩尔硫酸溶液净化处理,然后用2摩尔碳酸铵溶液和1.5摩尔硫酸溶液将钪解析下来,解析流速1.5毫升每分钟每平方厘米,得到钪解析液;
[0042] g、解析液用氢氧化钠沉淀,洗涤后烘干,煅烧得到粗氧化钪,将粗氧化钪再进行钪酸溶解,再经离子交换树脂柱进一步分离提纯,钪的品位达99%,钪浸出吸附回收率大于75%。
[0043] 实施例2
[0044] a、将含钪110g/t物料破碎、加水磨细至粒度小于0.074mm的>70%;
[0045] b、调浆,将磨至粒度小于0.074mm的含钪物料置于调浆槽,调至质量浓度为30%;
[0046] C、栗入反应槽中,加入硫酸、盐酸或硝酸,使矿浆中游离酸浓度达到30g/l,常压下酸浸,浸出总液固比1:8;
[0047] d,将磷酸基大孔径阳离子交换树脂投入到多级连续逆流反应槽中,边浸出边吸附,浸出和吸附温度为25 °C,浸出和吸附时间48h;
[0048] e、经过4级连续逆流酸浸和树脂吸附,负载树脂从第一级反应槽定时定量提取,后面反应槽中树脂依次向前等量串动,再生树脂或新树脂补加到最后一级反应槽中;树脂的矿浆浓度为20kg/m3,单级吸附时间为20h;浸出吸附后的矿浆进入尾矿综合处理系统;
[0049] f、吸附钪的树脂筛出后用清水洗净矿浆,装入树脂柱,先用1.2摩尔盐酸溶液净化处理,然后用1.5摩尔碳酸铵溶液和I摩尔盐酸溶液按1:1混合后将钪解析下来,解析流速I毫升每分钟每平方厘米,得到钪解析液;
[0050] g、解析液用氨水沉淀,洗涤后烘干,煅烧得到粗氧化钪,含钪35%,将粗氧化钪再进行钪酸溶解,再经离子交换树脂柱进一步分离提纯,钪的品位达99%,钪浸出吸附回收率大于 75%。
[0051 ] 实施例3
[0052] a、将含钪160g/t物料破碎、加水磨细至粒度小于0.074mm的>70%;
[0053] b、调浆,将磨至粒度小于0.074mm的含钪物料置于调浆槽,调至质量浓度为30%;
[0054] C、栗入反应槽中,加入硫酸、盐酸或硝酸,使矿浆中游离酸浓度达到40g/l,常压下酸浸,浸出总液固比1:10;
[0055] d,将磷酸基大孔径阳离子交换树脂投入到多级连续逆流反应槽中,边浸出边吸附,浸出和吸附温度为26 °C,浸出和吸附时间为48h;
[0056] e、经过5级连续逆流酸浸和树脂吸附,负载树脂从第一级反应槽定时定量提取,后面反应槽中树脂依次向前等量串动,再生树脂补加到最后第4级反应槽中;树脂的矿浆浓度为12kg/m3,单级吸附时间为12h;浸出吸附后的矿浆进入尾矿综合处理系统;
[0057] f、吸附钪的树脂筛出后用清水洗净矿浆,装入树脂柱,为了降低钙镁铁等杂质离子先用I摩尔盐酸溶液净化处理,然后用用I摩尔硝酸溶液净化处理。然后用1.5摩尔碳酸铵溶液和I摩尔硝酸溶液将钪解析下来,解吸流速2毫升每分钟每平方厘米,得到钪解析液;
[0058] g、解析液用氢氧化钠沉淀,洗涤后烘干,煅烧得到粗氧化钪,含钪45%将粗氧化钪再进行钪酸溶解,再经离子交换树脂柱进一步分离提纯,钪的品位达99%,钪浸出吸附回收率大于75%。

Claims (3)

1.一种树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法,其特征在于,包括以下步骤: a、将含钪物料破碎、加水磨细至粒度小于0.074_的>70% ; b、调浆一一将磨至粒度小于0.074mm的含钪物料置于调浆槽,调至质量浓度为30%; C、栗入反应槽中,加入硫酸、盐酸或硝酸,使矿浆中游离酸浓度达到20-200g/l,常压下酸浸,浸出总液固比1:3—1: 12; d,将大孔径阳离子交换树脂投入到多级连续逆流反应槽中,边浸出边吸附,浸出和吸附温度为25-50 °C,浸出和吸附时间为4-96h; e、经过多级连续逆流酸浸和树脂吸附,负载树脂从第一级反应槽定时定量提取,后面反应槽中树脂依次向前等量串动,再生树脂或新树脂补加到最后一级反应槽中;树脂的矿浆浓度为10_20kg/m3,单级吸附时间为10-24h;浸出吸附后的矿浆进入尾矿综合处理系统; f、吸附钪的树脂筛出后用清水洗净矿浆,装入树脂柱,先用I摩尔盐酸溶液净化处理,然后用1.5摩尔碳酸铵溶液和I摩尔盐酸溶液按1:1混合后将钪解析下来,解析流速1-2毫升每分钟每平方厘米进行解吸,得到钪解析液; g、解析液用氨水或氢氧化钠沉淀,洗涤后烘干,煅烧得到粗氧化钪,将粗氧化钪再进行钪酸溶解,再经离子交换树脂柱进一步分离提纯,钪的品位达99%,钪浸出吸附回收率大于75%。
2.按照权利要求1所述的树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法,其特征在于,d步骤所述的大孔径阳离子交换树脂是指磷酸基阳离子交换树脂或羧基阳离子交换树脂。
3.按照权利要求1所述的树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法,其特征在于,e步骤所述的多级连续逆流酸浸和树脂吸附为2—6级。
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