CN106834722B - 一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法 - Google Patents

一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法，首先将氢氧化镍冶炼渣与钛白废酸、水按照一定比例进行中和反应，后向其中加入絮凝剂除硅，过滤后得滤液，所得滤液分别用萃取剂来进行Al、Fe、Sc的反萃取得到铝盐、铁盐和Sc(OH)3，铁铝盐通过高温焙烧得到纯度较高其氧化物，Sc(OH)3通过焙烧得到钪氧化物。本发明的有益效果是：本发明利用氢氧化钴镍冶炼废渣来提取有价金属铁、铝，并对稀土金属钪进行回收，提高矿料中金属的综合利用率，减少对环境污染，具有良好的经济效益和环境效益。

Description

一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧 化铝、氧化钪的方法
技术领域
本发明涉及一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法，属于有色金属矿料的冶炼浸出领域。
背景技术
钛白粉是当今国内外最重要的化工原料之一，目前我国的钛白粉厂有近百家，年生产能力60万吨，除锦州钛白粉厂采用氯化法生产工艺外，其它均为硫酸法生产，据统计该生产工艺每生产1吨钛白粉产生8～10吨20％左右的废酸，则每年产生的废酸就达480～600万吨，对于如此大量的高浓度废酸，国内钛白粉生产企业大多采用石灰中和法简单处理，造成了严重的环境污染。钛白废酸中除了硫酸含量较高外，还含有20mg/L左右的稀土金属Sc，18-22％的硫酸，5-8％的FeSO4，1.5-2.5％的Al2(SO4)3。因此将氢氧化钴镍冶炼渣与钛白废酸进行综合利用，对环境具有保护意义。
氢氧化镍冶炼尾渣中含有大量的铁、铝，同时在氢氧化镍冶炼除铁过程中其中伴生的钪元素也大量沉积于铁渣中，现有的处理办法为将铁渣进行火法冶炼成不锈钢锭进行处理，造成了钪的流失。中国专利201510187607.X介绍了一种处理该渣的方法，采用反复酸溶解，反复沉淀的方式制备粗制氢氧化钪，该工艺存在工艺流程长，成本高，铁铝不能有效回收等缺点。
发明内容
本发明针对现有钛白废酸和氢氧化钴镍冶炼渣的处理方法上存在的不足，提供一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将氢氧化钴镍冶炼渣与钛白废酸、水按比例混合，于45-85℃下进行中和反应，控制反应终点pH为0.5-2.5；
2)向步骤1)的反应产物中加入絮凝剂，以将氢氧化钴镍冶炼渣中的硅沉淀下来，后将产物过滤得滤液和滤渣；
3)将步骤2)中所得滤液于40-60℃下进行萃取，萃取溶剂中包括有机相和水，所述有机相的皂化率为5-30％，萃取后得有机相和萃取余相；
4)反萃取Al:将步骤3)中所得有机相用HCl溶液进行反萃取得AlCl3溶液和有机相；
5)反萃取Fe:向步骤4)所得有机相中加入还原剂使Fe3+还原为Fe2+，后向其中加入HCl溶液进行反萃取得FeCl2溶液和有机相；
6)反萃取Sc:将步骤5)所得的有机相加入到氢氧化钠与氯化钠的混合溶液中来反萃取Sc，于75-85℃下进行反萃取，得浑浊液后静置分层，过滤得Sc(OH)3沉淀；
7)将步骤4)中所得AlCl3溶液和步骤5)中所得FeCl2溶液于500-800℃下喷雾热解得Al2O3和Fe2O3,将步骤6)中所得Sc(OH)3于500-800℃下焙烧，得Sc2O3。
进一步，步骤1)中氢氧化钴镍冶炼渣、钛白废酸与水三者的重量之比为3：(1-2)：(8-9)。
进一步，步骤2)中所述的絮凝剂为明胶、瓜耳胶、骨胶、聚丙烯酰胺中的一种，絮凝剂的加入量为氢氧化钴镍冶炼渣重量的千分之一至千分之五。
进一步，步骤3)中所述萃取溶剂中的有机相包括萃取剂、协萃剂和煤油，其中，萃取剂占15-25wt％,协萃剂占5-10wt％,余量为煤油，所述萃取剂为P204、P507、C272、HBL110中的一种或多种的复配，所述协萃剂为仲辛醇、异辛醇、TBP、N235中的一种或多种的复配。
进一步，步骤3)中有机相与水相的体积之比为(3-5)：1，萃取级数为8-10级。
进一步，步骤4)和5)中HCl溶液的浓度为2-4mol/L,有机相与盐酸溶液的体积之比为(8-10)：1，步骤4)中萃取级数为6-9级，步骤5)中萃取级数为6-12级。
进一步，步骤5)中所述还原剂为亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、双氧水中的一种，其加入量为有机相重量的1-5wt％。
进一步，步骤6)中所述氢氧化钠与氯化钠的混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.5-4mol/L,氯化钠的浓度为1-3mol/L。
进一步，步骤6)中所述有机相与氢氧化钠与氯化钠的混合溶液的体积比为(1-1.5)：1，有机相于3-6小时内加入到氢氧化钠与氯化钠的混合溶液中。
进一步，步骤7)中Sc(OH)3焙烧的步骤替换为将Sc(OH)3用硫酸溶解，得到Sc2(SO4)3溶液,Sc浓度为10-158g/l，温度为65-85℃，PH0.5-2.5，向上述溶液中加入硫酸钠元明粉至饱和，温度65-85℃，复盐析出，反应时间为8-10小时，过滤得到钪钠复盐沉淀，复盐与NaOH溶液的体积比为10:1加入到3-5mol/l的NaOH溶液中，80-90℃反应得到Sc(OH)3，滤液回收利用，Sc(OH)3在500-800℃焙烧，得到99.99％Sc2O3。
本发明的有益效果是：
1)利用钛白废酸和冶炼渣中和反应，充分利用钛白废酸中的强酸环境，对环境友好反应，反应过程中不需要额外加酸，成本低。
2)本发明利用氢氧化钴镍冶炼废渣来提取有价金属铁、铝，并对稀土金属钪进行回收，提高矿料利用率，减少环境污染。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法，包括如下步骤：
1)将氢氧化钴镍冶炼渣与钛白废酸、水混合，三者的重量比为3：1：8，于45℃下进行中和反应，控制反应终点pH为0.5-2.5；
2)向步骤1)的反应产物中加入絮凝剂明胶，明胶的加入量为氢氧化钴镍冶炼渣的千分之二，以将氢氧化钴镍冶炼渣中的硅沉淀下来，后将产物过滤得滤液和滤渣；
3)将步骤2)中所得滤液于60℃下进行萃取，萃取溶剂中包括有机相和水，有机相与水的体积比为3：1，萃取级数为8级，有机相包括萃取剂、协萃剂和煤油，其中，萃取剂P204占15wt％,协萃剂仲辛醇占10wt％,余量为26#煤油，有机相的皂化率为5％，萃取后得有机相和萃取余相；
4)反萃取Al:将步骤3)中所得有机相用2mol/L的HCl溶液进行反萃取，有机相与盐酸溶液的体积比为8：1，萃取级数为9级，得AlCl3溶液和有机相；
5)反萃取Fe:向步骤4)所得有机相中加入还原剂亚硫酸钠使Fe3+还原为Fe2+，亚硫酸钠的加入量为有机相重量的3wt％,后向其中加入2mol/L的HCl溶液进行反萃取，有机相与盐酸溶液的体积比为8：1，萃取级数为6级，得FeCl2溶液和有机相；
6)反萃取Sc:将步骤5)所得的有机相加入到氢氧化钠与氯化钠的混合溶液中来反萃取Sc，混合溶液中氢氧化钠的浓度为2mol/L,氯化钠的浓度为1mol/L,有机相与混合溶液的体积比为1：1，于75℃下进行反萃取，将有机相于3小时内加入到混合溶液中，得浑浊液后静置分层，过滤得Sc(OH)3沉淀；
7)将步骤4)中所得AlCl3溶液和步骤5)中所得FeCl2溶液于500℃下喷雾热解得Al2O3和Fe2O3,将步骤6)中所得Sc(OH)3于600℃下焙烧，得Sc2O3。
使用上述工艺后，氢氧化钴镍冶炼渣中的Al回收率为98.5％，Fe回收率为99.7％，Sc的回收率为95.2％。
实施例2：
一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法，包括如下步骤：
1)将氢氧化钴镍冶炼渣与钛白废酸、水混合，三者的重量比为3：1：8，于65℃下进行中和反应，控制反应终点pH为0.5-2.5；
2)向步骤1)的反应产物中加入絮凝剂骨胶，骨胶的加入量为氢氧化钴镍冶炼渣质量的千分之五，以将氢氧化钴镍冶炼渣中的硅沉淀下来，后将产物过滤得滤液和滤渣；
3)将步骤2)中所得滤液于40℃下进行萃取，萃取溶剂中包括有机相和水，有机相与水的体积比为5：1，萃取级数为10级，有机相包括萃取剂、协萃剂和煤油，其中，萃取剂C272占25wt％,协萃剂TBP占5wt％,余量为26#煤油，有机相的皂化率为15％，萃取后得有机相和萃取余相；
4)反萃取Al:将步骤3)中所得有机相用4mol/L的HCl溶液进行反萃取，有机相与盐酸溶液的体积比为10：1，萃取级数为6级，得AlCl3溶液和有机相；
5)反萃取Fe:向步骤4)所得有机相中加入还原剂焦亚硫酸钠使Fe3+还原为Fe2+，亚硫酸钠的加入量为有机相重量的4wt％,后向其中加入4mol/L的HCl溶液进行反萃取，有机相与盐酸溶液的体积比为10：1，萃取级数为12级，得FeCl2溶液和有机相；
6)反萃取Sc:将步骤5)所得的有机相加入到氢氧化钠与氯化钠的混合溶液中来反萃取Sc，混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.5mol/L,氯化钠的浓度为1mol/L,有机相与混合溶液的体积比为1：1，于80℃下进行反萃取，将有机相于4小时内加入到混合溶液中，得浑浊液后静置分层，过滤得Sc(OH)3沉淀；
7)将步骤4)中所得AlCl3溶液和步骤5)中所得FeCl2溶液于650℃下喷雾热解得Al2O3和Fe2O3,将步骤6)中所得Sc(OH)3用硫酸溶解，得到Sc2(SO4)3溶液,Sc浓度为10g/l，温度为65℃，PH0.5-2.5，向上述溶液中加入硫酸钠元明粉至饱和，温度65℃下复盐析出，反应时间为8-10小时，过滤得到钪钠复盐沉淀，复盐与NaOH溶液的体积比为10:1加入到5mol/l的NaOH溶液中，80℃下反应得到Sc(OH)3，滤液回收利用，Sc(OH)3在600℃下焙烧，得到99.99％Sc2O3。
使用上述工艺后，氢氧化钴镍冶炼渣中的Al回收率为98.2％，Fe回收率为99.6％，Sc的回收率为94.6％。
实施例3：
一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法，包括如下步骤：
1)将氢氧化钴镍冶炼渣与钛白废酸、水混合，三者的重量比为3：2：9，于85℃下进行中和反应，控制反应终点pH为0.5-2.5；
2)向步骤1)的反应产物中加入絮凝剂聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的加入量为氢氧化钴镍冶炼渣质量的千分之一，以将氢氧化钴镍冶炼渣中的硅沉淀下来，后将产物过滤得滤液和滤渣；
3)将步骤2)中所得滤液于60℃下进行萃取，萃取溶剂中包括有机相和水，有机相与水的体积比为3：1，萃取级数为10级，有机相包括萃取剂、协萃剂和煤油，其中，萃取剂HBL110占20wt％,协萃剂N235占10wt％,余量为26#煤油，有机相的皂化率为30％，萃取后得有机相和萃取余相；
4)反萃取Al:将步骤3)中所得有机相用2mol/L的HCl溶液进行反萃取，有机相与盐酸溶液的体积比为8：1，萃取级数为8级，得AlCl3溶液和有机相；
5)反萃取Fe:向步骤4)所得有机相中加入还原剂双氧水使Fe3+还原为Fe2+，双氧水的加入量为有机相重量的50wt％,后向其中加入2mol/L的HCl溶液进行反萃取，有机相与盐酸溶液的体积比为8：1，萃取级数为6级，得FeCl2溶液和有机相；
6)反萃取Sc:将步骤5)所得的有机相加入到氢氧化钠与氯化钠的混合溶液中来反萃取Sc，混合溶液中氢氧化钠的浓度为4mol/L,氯化钠的浓度为3mol/L,有机相与混合溶液的体积比为1.5：1，于85℃下进行反萃取，将有机相于6小时内加入到混合溶液中，得浑浊液后静置分层，过滤得Sc(OH)3沉淀；
7)将步骤4)中所得AlCl3溶液和步骤5)中所得FeCl2溶液于800℃下喷雾热解得Al2O3和Fe2O3,将步骤6)中所得Sc(OH)3用硫酸溶解，得到Sc2(SO4)3溶液,Sc浓度为158g/l，温度为85℃，PH0.5-2.5，向上述溶液中加入硫酸钠元明粉至饱和，温度85℃下复盐析出，反应时间为8-10小时，过滤得到钪钠复盐沉淀，复盐与NaOH溶液的体积比为10:1加入到3mol/l的NaOH溶液中，90℃下反应得到Sc(OH)3，滤液回收利用，Sc(OH)3在800℃下焙烧，得到99.99％Sc2O3。
使用上述工艺后，氢氧化钴镍冶炼渣中的Al回收率为98.6％，Fe回收率为99.3％，Sc的回收率为94.2％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用氢氧化钴镍冶炼渣和钛白废酸中和提取氧化铁、氧化铝、氧化钪的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将氢氧化钴镍冶炼渣与钛白废酸、水按比例混合，于45-85℃下进行中和反应，控制反应终点pH为0.5-2.5；
2)向步骤1)的反应产物中加入絮凝剂，以将氢氧化钴镍冶炼渣中的硅沉淀下来，后将产物过滤得滤液和滤渣；
3)将步骤2)中所得滤液于40-60℃下进行萃取，萃取溶剂中包括有机相和水，所述有机相的皂化率为5-30％，萃取后得有机相和萃取余相；
4)反萃取Al:将步骤3)中所得有机相用HCl溶液进行反萃取得AlCl3溶液和有机相；
5)反萃取Fe:向步骤4)所得有机相中加入还原剂使Fe3+还原为Fe2+，后向其中加入HCl溶液进行反萃取得FeCl2溶液和有机相；
6)反萃取Sc:将步骤5)所得的有机相加入到氢氧化钠与氯化钠的混合溶液中来反萃取Sc，于75-85℃下进行反萃取，得浑浊液后静置分层，过滤得Sc(OH)3沉淀；
7)将步骤4)中所得AlCl3溶液和步骤5)中所得FeCl2溶液于500-800℃下喷雾热解得Al2O3和Fe2O3,将步骤6)中所得Sc(OH)3于500-800℃下焙烧，得Sc2O3；
步骤2)中所述的絮凝剂为明胶、瓜耳胶、骨胶、聚丙烯酰胺中的一种，絮凝剂的加入量为氢氧化钴镍冶炼渣重量的千分之一至千分之五。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中氢氧化钴镍冶炼渣、钛白废酸与水三者的重量之比为3：(1-2)：(8-9)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述萃取溶剂中的有机相包括萃取剂、协萃剂和煤油，其中，萃取剂占15-25wt％，协萃剂占5-10wt％,余量为煤油，所述萃取剂为P204、P507、C272、HBL110中的一种或多种的复配，所述协萃剂为仲辛醇、异辛醇、TBP、N235中的一种或多种的复配。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)中有机相与水相的体积之比为(3-5)：1，萃取级数为8-10级。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)和5)中HCl溶液的浓度为2-4mol/L，有机相与盐酸溶液的体积之比为(8-10)：1，步骤4)中萃取级数为6-9级，步骤5)中萃取级数为6-12级。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中所述还原剂为亚硫酸钠或焦亚硫酸钠，其加入量为有机相重量的1-5wt％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤6)中所述氢氧化钠与氯化钠的混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.5-4mol/L，氯化钠的浓度为1-3mol/L。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤6)中所述有机相与氢氧化钠与氯化钠的混合溶液的体积比为(1-1.5)：1，有机相于3-6小时内加入到氢氧化钠与氯化钠的混合溶液中。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7)中Sc(OH)3焙烧的步骤替换为将Sc(OH)3用硫酸溶解，得到Sc2(SO4)3溶液，Sc浓度为10-158g/l，温度为65-85℃，PH0.5-2.5，向上述溶液中加入硫酸钠元明粉至饱和，温度65-85℃，复盐析出，反应时间为8-10小时，过滤得到钪钠复盐沉淀，复盐L:S＝10:1加入到3-5mol/l的NaOH溶液中，80-90℃反应得到Sc(OH)3，滤液回收利用，Sc(OH)3在500-800℃焙烧，得到99.99％Sc2O3。
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