RU2806940C1 - Method for sulphuric acid processing of scandium-containing raw materials - Google Patents
Method for sulphuric acid processing of scandium-containing raw materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2806940C1 RU2806940C1 RU2023109008A RU2023109008A RU2806940C1 RU 2806940 C1 RU2806940 C1 RU 2806940C1 RU 2023109008 A RU2023109008 A RU 2023109008A RU 2023109008 A RU2023109008 A RU 2023109008A RU 2806940 C1 RU2806940 C1 RU 2806940C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scandium
- solution
- precipitate
- hours
- potassium sulfate
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение откосится к технологии неорганических веществ, конкретно к гидрометаллургии скандия и может быть реализовано при переработке скандийсодержащего сырья в сернокислых растворах с получением чистых соединений скандия.The invention relates to the technology of inorganic substances, specifically to scandium hydrometallurgy and can be implemented by processing scandium-containing raw materials in sulfuric acid solutions to obtain pure scandium compounds.
Известен способ получения оксида скандия, включающий растворение скандийсодержащего концентрата в минеральной кислоте (соляной, серной, азотной), очистку скандиевого раствора от примесей соосаждением с сульфатами бария/кальция путем обработки сульфатсодержащим неорганическим соединением и затем хлоридом бария, отделение осадка от скандиевого раствора, его обработку щелочным реагентом, фильтрование пульпы с отделением осадка оксигидрата скандия от раствора и его обработкой муравьиной кислотой, отделение осадка формиата скандия от маточного раствора, промывку, сушку и прокатку до оксида (патент RU 2257348, МПК C01F 17/00, 2003 г.).There is a known method for producing scandium oxide, which includes dissolving a scandium-containing concentrate in mineral acid (hydrochloric, sulfuric, nitric), purifying the scandium solution from impurities by coprecipitation with barium/calcium sulfates by treating with a sulfate-containing inorganic compound and then barium chloride, separating the precipitate from the scandium solution, and processing it an alkaline reagent, filtration of the pulp with separation of the scandium oxyhydrate precipitate from the solution and its treatment with formic acid, separation of the scandium formate precipitate from the mother solution, washing, drying and rolling to oxide (patent RU 2257348, IPC C01F 17/00, 2003).
Недостатком способа является необходимость введения дополнительных катионов металлов-коллекторов в виде соединений бария/кальция, образующих с присутствующими в концентрате примесями взвесь малорастворимых сульфатов, для отделения которых необходима дополнительная стадия фильтрации скандийсодержащего раствора перед осаждением оксигидрата гидроксокарбоната; в заявленных условиях при получении товарного оксида скандия чистотой 99,99% потери скандия составляют в среднем 2,5±0,5%.The disadvantage of this method is the need to introduce additional collector metal cations in the form of barium/calcium compounds, which form a suspension of poorly soluble sulfates with the impurities present in the concentrate, the separation of which requires an additional stage of filtration of the scandium-containing solution before the precipitation of hydroxycarbonate oxyhydrate; under the stated conditions, when obtaining commercial scandium oxide with a purity of 99.99%, scandium losses average 2.5±0.5%.
Известен способ извлечения оксида скандия растворением скандийсодержащего концентрата в серной кислоте, переводом скандия в осадок в присутствии соединения аммония после удаления кислотонерастворимого осадка, фильтрацией и прокаливанием осадка с получением оксида скандия. Для осаждения соли скандия из скандийсодержащего сернокислого раствора осадка при концентрации серной кислоты 540-600 г/дм3 используют хлорид аммония в количестве 26,7-53,5 г/дм при температуре 50-70°С с последующей выдержкой в течение 1-2 часов при перемешивании. Способ позволяет получить 99,0% оксид скандия с выходом 97-98% из бедного скандиевого концентрата, например из отхода производства, образующегося при переработке бокситов на глинозем, потери скандия составляют 2,69-2,16% (патент RU 2478725; С22В 59/00, C01F 17/00, С22 В 3/06; 2013 г.).There is a known method for extracting scandium oxide by dissolving a scandium-containing concentrate in sulfuric acid, converting scandium into a precipitate in the presence of an ammonium compound after removing the acid-insoluble precipitate, filtering and calcining the precipitate to obtain scandium oxide. To precipitate scandium salt from a scandium-containing sulfate solution of sediment at a sulfuric acid concentration of 540-600 g/dm 3 , ammonium chloride is used in an amount of 26.7-53.5 g/dm at a temperature of 50-70 ° C, followed by holding for 1-2 hours with stirring. The method makes it possible to obtain 99.0% scandium oxide with a yield of 97-98% from a poor scandium concentrate, for example from industrial waste generated during the processing of bauxite into alumina, scandium losses amount to 2.69-2.16% (patent RU 2478725; C22B 59 /00, C01F 17/00, C22 V 3/06; 2013).
Недостатком известного способа является введение для осаждения двойной соли скандия-аммония хлорида аммония, обладающего высокой растворимостью в водных растворах (500-700 г/дм3), что приводит к образованию раствора смеси кислот - серной и легко летучей соляной и требует использования коррозионностойкого оборудования. Кроме того, из раствора смеси кислот не предусмотрена возможность регенерации и оборота реагента для осаждения двойной соли скандия-аммония - хлорида аммония или сульфата аммония, обладающего еще более высокой величиной растворимости в воде (700-1000 г/дм3).The disadvantage of the known method is the introduction of ammonium chloride, which has high solubility in aqueous solutions (500-700 g/dm 3 ), to precipitate the scandium-ammonium double salt, which leads to the formation of a solution of a mixture of acids - sulfuric and highly volatile hydrochloric acid and requires the use of corrosion-resistant equipment. In addition, from a solution of a mixture of acids there is no possibility of regeneration and circulation of the reagent for the precipitation of the scandium-ammonium double salt - ammonium chloride or ammonium sulfate, which has an even higher solubility in water (700-1000 g/dm 3 ).
Наиболее близким к заявленному способу по совокупности признаков и назначению является способ получения оксида скандия из скандийсодержащих концентратов путем растворения скандийсодержащего концентрата разбавленным раствором серной кислоты при рН 1,5-3,0 температуре процесса 10-90°С, осаждением двойной соли сульфата скандия-натрия (при этом примеси циркония, титана, алюминия остаются в маточном растворе) посредством добавления избытка кристаллического сульфата натрия в количестве 200-300 г/дм3 при температуре 60-90°С с последующим охлаждением до комнатной температуры, затем растворением двойной соли сульфата скандия-натрия в воде и осаждением оставшихся в растворе примесей Fe(+3) и других путем добавления гидроксида бария или его солей до достижения концентрации в растворе 1,5-4 г/дм3 в течение 2-4 часов. После удаления примесей из скандиевого раствора при рН 4,8-6,0 и температуре 40-100°С осаждают гидроксид скандия, фильтруют и промывают водой, а затем переосаждают в ок-салат скандия посредством обработки гидроксида скандия щавелевой кислотой с концентрацией 80-120 г/дм3, при температуре 40-100°С в течение 1-6 ч. Способ обеспечивает получение оксида скандия из богатых скандийсодержащих концентратов со степенью извлечения оксида скандия 98% чистотой ≥99,5 мас. %, потери скандия составляют в среднем 2%. (патент РФ №2669737С1, С22 В 59/00, 15.10.2018 г.).The closest to the claimed method in terms of the set of characteristics and purpose is the method of obtaining scandium oxide from scandium-containing concentrates by dissolving the scandium-containing concentrate with a dilute solution of sulfuric acid at pH 1.5-3.0, process temperature 10-90 ° C, precipitation of the double salt of scandium-sodium sulfate (while impurities of zirconium, titanium, aluminum remain in the mother solution) by adding an excess of crystalline sodium sulfate in an amount of 200-300 g/dm 3 at a temperature of 60-90 ° C, followed by cooling to room temperature, then dissolving the double salt of scandium sulfate - sodium in water and precipitation of Fe(+3) and other impurities remaining in the solution by adding barium hydroxide or its salts until a concentration in the solution of 1.5-4 g/dm 3 is achieved within 2-4 hours. After removing impurities from the scandium solution at pH 4.8-6.0 and a temperature of 40-100°C, scandium hydroxide is precipitated, filtered and washed with water, and then reprecipitated into scandium oxalate by treating scandium hydroxide with oxalic acid with a concentration of 80-120 g/dm 3 , at a temperature of 40-100°C for 1-6 hours. The method ensures the production of scandium oxide from rich scandium-containing concentrates with a scandium oxide recovery rate of 98% with a purity of ≥99.5 wt. %, scandium losses average 2%. (RF patent No. 2669737С1, С22 В 59/00, 10/15/2018).
Существенным недостатком известного решения является, то что, несмотря на селективность осаждения с использованием сульфата натрия, образующаяся двойная соль сульфата натрия - скандия обладает высокой растворимостью в воде, достигающей 3 мас. % Sc2O3, что приводит к большим потерям скандия с маточным раствором при фильтрации. Кроме того, возникает необходимость контроля температуры раствора на стадии образования двойной соли, которая существенно влияет на остаточное содержание скандия в маточном растворе после охлаждения и фильтрации осадка двойной соли. Потери скандия с фильтратом и водными растворами при промывках, составляющие !~2%, достигаются при использовании для переработки исходно богатого концентрата, в частности, с содержанием 32,4 мас. % Sc2O3, Одновременно, сам реагент-осадитель - сульфат натрия характеризуется высокой величиной растворимости в воде (200-450 г/дм3), что увеличивает расход реагента для использования в осаждении двойной соли скандия.A significant disadvantage of the known solution is that, despite the selectivity of precipitation using sodium sulfate, the resulting double salt of sodium sulfate - scandium has high solubility in water, reaching 3 wt. % Sc 2 O 3 , which leads to large losses of scandium with the mother liquor during filtration. In addition, there is a need to control the temperature of the solution at the stage of double salt formation, which significantly affects the residual scandium content in the mother solution after cooling and filtering the double salt precipitate. Losses of scandium with the filtrate and aqueous solutions during washing, amounting to !~2%, are achieved when using an initially rich concentrate for processing, in particular, with a content of 32.4 wt. % Sc 2 O 3 At the same time, the precipitating reagent itself - sodium sulfate is characterized by a high solubility in water (200-450 g/dm 3 ), which increases the consumption of the reagent for use in the precipitation of scandium double salt.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ сернокислотной переработки скандийсодержащего сырья с минимальными общими потерями скандия при использовании бедных по содержанию скандия концентратов.Thus, the authors were faced with the task of developing a method for sulfuric acid processing of scandium-containing raw materials with minimal total losses of scandium when using concentrates poor in scandium content.
Поставленная задача решена в предлагаемом способе сернокислотной переработки скандийсодержащего сырья, включающем растворение скандийсодержащего сырья в серной кислоте, удаление кислотонерастворимого осадка, обработку скандиевого раствора щелочным агентом, первичную фильтрацию и промывку полученного осадка, обработку осадка раствором щавелевой кислоты, повторную фильтрацию и промывку полученного осадка и прокатку, отличающийся тем, что обработку скандиевого раствора осуществляют сульфатом калия, введенным в количестве 60-80 г/дм3, при температуре 60-90°С с последующей выдержкой в течение 0,5-1,0 часа и затем не более 24 часов при комнатной температуре, а полученный первичный фильтрат выдерживают в холодильнике при 4-6°С в течение 24 часов.The problem is solved in the proposed method for sulfuric acid processing of scandium-containing raw materials, including dissolving scandium-containing raw materials in sulfuric acid, removing acid-insoluble precipitate, treating the scandium solution with an alkaline agent, primary filtration and washing of the resulting precipitate, treating the precipitate with a solution of oxalic acid, repeated filtration and washing of the resulting precipitate and rolling , characterized in that the scandium solution is treated with potassium sulfate, introduced in an amount of 60-80 g/dm 3 , at a temperature of 60-90°C, followed by exposure for 0.5-1.0 hours and then no more than 24 hours at room temperature, and the resulting primary filtrate is kept in a refrigerator at 4-6°C for 24 hours.
При этом в случае необходимости предварительно доводят концентрацию серной кислоты до 300-400 г/дм3.In this case, if necessary, the concentration of sulfuric acid is first adjusted to 300-400 g/dm 3 .
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ сернокислотной переработки скандийсодержащего сырья с использованием в качестве щелочного агента сульфата калия в предлагаемых условиях проведения процесса.Currently, no method is known from the patent and scientific and technical literature for the sulfuric acid processing of scandium-containing raw materials using potassium sulfate as an alkaline agent under the proposed process conditions.
В ходе исследований, проведенных авторами, было установлено, что при использовании сульфата калия (60-80 г/дм3) образуется двойная соль скандия-калия с растворимостью (0,2-0,5 г/дм3 Sc2O3) значительно ниже, чем растворимость двойной соли натрия-скандия (прототип). Осаждение скандия в виде двойной соли скандия-натрия по прототипу приводит к соосаждению значительного количества примесей, из которых необходимо удалить нерастворимые путем введения гидроксида или хлорида бария соосаждением с сульфатом бария и растворимые - растворением в щелочном растворе путем введения гидроксида натрия и осаждением гидроксида скандия для его обработки раствором щавелевой кислоты с получением оксалата скандия и прокаткой до оксида скандия. Осаждение скандия в виде двойной соли скандия-калия является селективным и не приводит к соосаждению примесей, что позволяет исключить введение дополнительных реагентов и стадии осаждения гидроксида скандия. Кроме того, кислотность сернокислого раствора при обработке щелочным агентом, равная 300-400 г/дм3 H2SO4, обеспечивает более полное селективное осаждение скандия при одновременном отделении примесей металлов. При этом отпадает необходимость проведения предварительных стадий концентрирования с получением более богатого концентрата по скандию (например, по способу-прототипу содержание скандия в исходном концентрате составляет 32,4 мас. %). Экспериментально установлено, что существенное значения имеют условия введения сульфата калия в раствор, полученный сернокислотной переработкой скандийсодержащего сырья, с последующим доведением, в случае необходимости, кислотности раствора до 300-400 г/дм3. Так, при введении сульфата калия менее 60 г/дм3 наблюдается увеличение потерь скандия с раствором; при введении его более 80 г/дм3 не наблюдается заметного увеличения извлечения скандия в осадок. Снижение температуры ниже 60°С ведет к неполному осаждению соединений скандия в осадок; увеличение температуры выше 90°С нецелесообразно, так как не оказывает влияния на выход скандия. Одновременно установлено, что при выдержке сернокислого раствора после удаления двойной соли сульфата скандия-калия в течение 24 часов в холодильнике при 4-6°С происходит кристаллизация сульфата калия, который может быть отделен фильтрованием и использован на стадии осаждения двойной соли скандия.In the course of research conducted by the authors, it was found that when using potassium sulfate (60-80 g/dm 3 ), a scandium-potassium double salt is formed with a solubility (0.2-0.5 g/dm 3 Sc 2 O 3 ) significantly lower than the solubility of the sodium-scandium double salt (prototype). Precipitation of scandium in the form of a scandium-sodium double salt according to the prototype leads to coprecipitation of a significant amount of impurities, from which it is necessary to remove insoluble ones by introducing barium hydroxide or chloride by coprecipitation with barium sulfate and soluble ones by dissolving in an alkaline solution by introducing sodium hydroxide and precipitation of scandium hydroxide for it processing with a solution of oxalic acid to obtain scandium oxalate and rolling to scandium oxide. The precipitation of scandium in the form of a scandium-potassium double salt is selective and does not lead to coprecipitation of impurities, which eliminates the introduction of additional reagents and the stage of scandium hydroxide precipitation. In addition, the acidity of the sulfuric acid solution when treated with an alkaline agent, equal to 300-400 g/dm 3 H 2 SO 4 , ensures more complete selective precipitation of scandium while simultaneously separating metal impurities. In this case, there is no need to carry out preliminary stages of concentration to obtain a richer concentrate in scandium (for example, according to the prototype method, the scandium content in the initial concentrate is 32.4 wt.%). It has been established experimentally that the conditions for introducing potassium sulfate into the solution obtained by sulfuric acid processing of scandium-containing raw materials are essential, followed by, if necessary, bringing the acidity of the solution to 300-400 g/dm 3 . Thus, with the introduction of potassium sulfate less than 60 g/dm 3 , an increase in scandium losses with the solution is observed; when introducing more than 80 g/dm 3 there is no noticeable increase in the extraction of scandium into the sediment. A decrease in temperature below 60°C leads to incomplete precipitation of scandium compounds; increasing the temperature above 90°C is impractical, since it does not affect the yield of scandium. At the same time, it was found that when the sulfuric acid solution is kept after removing the double salt of scandium-potassium sulfate for 24 hours in a refrigerator at 4-6°C, crystallization of potassium sulfate occurs, which can be separated by filtration and used at the stage of precipitation of the double salt of scandium.
Таким образом, вся совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения позволяет при их использовании реализовать серно-кислотный способ переработки скандийсодержащего сырья, бедного по содержанию скандия, с минимальными потерями конечного продукта - оксида скандия.Thus, the entire set of essential features of the proposed technical solution allows, when used, to implement a sulfuric acid method for processing scandium-containing raw materials, low in scandium content, with minimal losses of the final product - scandium oxide.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом,The proposed method can be implemented as follows,
Скандийсодержащее сырье с содержанием скандия … мас. % растворяют в растворе серной кислоты с концентрацией … г/дм3 при нагревании до 70-90°С в течение 0,5-1,0 часа. После охлаждениями удаления фильтрованием кислотонерастворимого остатка (примесей кремния, кальция и др.) в скандийсодержаший раствор вводят, в случае необходимости, концентрированную серную кислоту, доводя ее концентрацию до 300-400 г/дм3 и нагревают до 70-75°С. В горячий раствор вводят сульфата калия в количестве 60-80 г/дм3 при перемешивании и выдерживают на водяной бане при температуре 70-75°С в течение 1-1,5 часа и затем не более 24 часов при комнатной температуре для образования осадка двойной соли сульфата скандия-калия. Полученный осадок отфильтровывают с помощью фильтра Шотта, промывают на фильтре раствором сульфата калия с концентрацией 80 г/дм3 и небольшим количеством этилового спирта, химический состав соли соответствует сульфату скандия-калия формулы KSc(SO4)2 (см. фиг. 1). По данным сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) осадок двойной соли скандия и калия представляет собой порошок частиц хорошо окристаплизованных удлиненных шестигранных призм и сростков, что позволяет проводить эффективное отделение от растворов и промывку. При этом полученный первичный фильтрат выдерживают в холодильнике при 4-6°С в течение 24 часов с получением кристаллов сульфата калия, которые в дальнейшем используют на стадии введения в скандиевый раствор сульфата калия. Осадок переносят в стакан и обрабатывают раствором щавелевой кислоты (10% раствор) при нагревании до 90-95°С с выдержкой осадка в растворе в течение 1 часа, охлаждении и удалении раствора растворимых оксалатов от осадка оксалата скандия, его промывку раствором щавелевой кислоты (10% раствор), сушку и прокалку до оксида при температуре 850°С в течение 2 часов. Получают оксид скандия с содержанием Sc2O3 99,0% при общих потерях скандия ~1%. Продукт аттестован …Scandium-containing raw materials containing scandium ... wt. % is dissolved in a solution of sulfuric acid with a concentration of ... g/dm 3 when heated to 70-90 ° C for 0.5-1.0 hours. After cooling, removing the acid-insoluble residue (impurities of silicon, calcium, etc.) by filtration, concentrated sulfuric acid is introduced into the scandium-containing solution, if necessary, bringing its concentration to 300-400 g/dm 3 and heated to 70-75°C. Potassium sulfate is added to the hot solution in an amount of 60-80 g/ dm3 with stirring and kept in a water bath at a temperature of 70-75°C for 1-1.5 hours and then no more than 24 hours at room temperature to form a double precipitate. scandium potassium sulfate salts. The resulting precipitate is filtered using a Schott filter, washed on the filter with a solution of potassium sulfate with a concentration of 80 g/dm 3 and a small amount of ethyl alcohol, the chemical composition of the salt corresponds to scandium-potassium sulfate of the formula KSc(SO 4 ) 2 (see Fig. 1). According to scanning electron microscopy (SEM), the precipitate of the double salt of scandium and potassium is a powder of particles of well-crystaplized elongated hexagonal prisms and intergrowths, which allows for effective separation from solutions and washing. In this case, the resulting primary filtrate is kept in a refrigerator at 4-6°C for 24 hours to obtain potassium sulfate crystals, which are subsequently used at the stage of introducing potassium sulfate into the scandium solution. The precipitate is transferred into a glass and treated with a solution of oxalic acid (10% solution) by heating to 90-95°C with keeping the precipitate in the solution for 1 hour, cooling and removing the solution of soluble oxalates from the scandium oxalate precipitate, washing it with a solution of oxalic acid (10 % solution), drying and calcination to oxide at a temperature of 850°C for 2 hours. Scandium oxide is obtained with a Sc 2 O 3 content of 99.0% with a total scandium loss of ~1%. The product is certified...
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения.The proposed method is illustrated by the following examples of specific implementation.
Пример 1. Берут 5,0 г скандийсодержащего концентрата следующего химического состава, мас. %: 4,2 Sc; 3,6 Ti; 30,0 Zr; 0,5 Al; 3,0 Fe; 2,0 Ca; 0,9 Mg; 2,2 Si; влажность 5,0-4,0%; растворяют в 100 мл раствора серной кислоты с концентрацией.... (интервал ниже 300 г/дм3) при нагревании до 70°С в течение 1,0 часа. После охлаждения и удаления фильтрованием кислотонерастворимого остатка (примесей кремния, кальция и др.) в скандийсодержаший раствор вводят концентрированную серную кислоту до ее концентрации 300 г/дм3 и нагревают до 70°С. В горячий раствор вводят 8,5 г сульфата калия (до концентрации 80 г/дм3) при перемешивании и выдерживают на водяной бане при температуре 70°С в течение 1 часа и затем 24 часов при комнатной температуре для образования осадка двойной соли сульфата скандия-калия. Полученный осадок отфильтровывают с помощью фильтра Шотта, промывают на фильтре раствором сульфата калия с концентрацией 80 г/дм3 и небольшим количеством этилового спирта, химический состав соли соответствует сульфату скандия-калия формулы KSc(SO4)2 (см. фиг 1.). При этом полученный первичный фильрат выдерживают в холодильнике при 4-6°С в течение 24 часов с получением кристаллов сульфата калия, которые в дальнейшем используют на стадии введения в скандиевый раствор сульфата калия. Осадок переносят в стакан и обрабатывают раствором щавелевой кислоты (10% раствор) при нагревании до 90°С с выдержкой осадка в растворе в течение 1 часа, охлаждении и удалении раствора растворимых оксалатов от осадка оксалата скандия, его промывку раствором щавелевой кислоты (10% раствор), сушку и прокалку до оксида при температуре 850°С в течение 2 часов. Получают оксид скандия (массой 0,31 г) с содержанием Sc2O3 99,0% при общих потерях скандия ~1%,Example 1. Take 5.0 g of scandium-containing concentrate of the following chemical composition, wt. %: 4.2 Sc; 3.6 Ti; 30.0 Zr; 0.5 Al; 3.0 Fe; 2.0 Ca; 0.9 Mg; 2.2 Si; humidity 5.0-4.0%; dissolved in 100 ml of sulfuric acid solution with a concentration of.... (range below 300 g/dm 3 ) when heated to 70°C for 1.0 hour. After cooling and removing the acid-insoluble residue (impurities of silicon, calcium, etc.) by filtration, concentrated sulfuric acid is introduced into the scandium-containing solution to a concentration of 300 g/dm 3 and heated to 70°C. 8.5 g of potassium sulfate (to a concentration of 80 g/ dm3 ) is added to the hot solution with stirring and kept in a water bath at a temperature of 70°C for 1 hour and then 24 hours at room temperature to form a precipitate of the double salt of scandium sulfate - potassium The resulting precipitate is filtered using a Schott filter, washed on the filter with a solution of potassium sulfate with a concentration of 80 g/dm 3 and a small amount of ethyl alcohol, the chemical composition of the salt corresponds to scandium-potassium sulfate of the formula KSc(SO 4 ) 2 (see Fig. 1.). In this case, the resulting primary filtrate is kept in a refrigerator at 4-6°C for 24 hours to obtain potassium sulfate crystals, which are subsequently used at the stage of introducing potassium sulfate into the scandium solution. The precipitate is transferred to a glass and treated with a solution of oxalic acid (10% solution) by heating to 90°C with keeping the precipitate in the solution for 1 hour, cooling and removing the solution of soluble oxalates from the scandium oxalate precipitate, washing it with a solution of oxalic acid (10% solution ), drying and calcination to oxide at a temperature of 850°C for 2 hours. Scandium oxide (weighing 0.31 g) is obtained with a Sc 2 O 3 content of 99.0% with a total scandium loss of ~1%,
Пример 2. Берут 5,0 г скандийсодержащего концентрата следующего химического состава, мас. %: 4,2 Sc; 3,6 Ti; 30,0 Zr; 0,5 Al; 3,0 Fe; 2,0 Ca; 0,9 Mg; 2,2 Si; влажность 5,0-4,0%; растворяют в 100 мл раствора серной кислоты с концентрацией.… (интервал ниже 300 г/дм3) при нагревании до 75°С в течение 0,5 часа. После охлаждения и удаления фильтрованием кислотонерастворимого остатка (примесей кремния, кальция и др.) в скандийсодержащий раствор вводят концентрированную серную кислоту до ее концентрации 400 г/дм3 и нагревают до 75°С. В горячий раствор вводят... г сульфата калия (до концентрации 60 г/дм3) при перемешивании и выдерживают на водяной бане при температуре 90°С в течение 0,5 часа и затем не 22 часов при комнатной температуре для образования осадка двойной соли сульфата скандия-калия. Полученный осадок отфильтровывают с помощью фильтра Шотга, промывают на фильтре раствором сульфата калия с концентрацией 80 г/дм3 и небольшим количеством этилового спирта, химический состав соли соответствует сульфату скандия-калия формулы KSc(SO4)2. При этом полученный первичный фильрат выдерживают в холодильнике при 4-б°С в течение 24 часов с получением кристаллов сульфата калия, которые в дальнейшем используют на стадии введения в скандиевый раствор сульфата калия. Осадок переносят в стакан и обрабатывают раствором щавелевой кислоты (10% раствор) при нагревании до 95°С с выдержкой осадка в растворе в течение 0,5 часа, охлаждении и удалении раствора растворимых оксалатов от осадка оксалата скандия, его промывку раствором щавелевой кислоты (10% раствор), сушку и прокалку до оксида при температуре 800°С в течение 2,5 часов. Получают оксид скандия (массой 0,31 г) с содержанием Sc2O3 99,0% при общих потерях скандия ~1%.Example 2. Take 5.0 g of scandium-containing concentrate of the following chemical composition, wt. %: 4.2 Sc; 3.6 Ti; 30.0 Zr; 0.5 Al; 3.0 Fe; 2.0 Ca; 0.9 Mg; 2.2 Si; humidity 5.0-4.0%; dissolved in 100 ml of sulfuric acid solution with a concentration of... (range below 300 g/dm3) when heated to 75°C for 0.5 hours. After cooling and removing the acid-insoluble residue (impurities of silicon, calcium, etc.) by filtration, concentrated sulfuric acid is introduced into the scandium-containing solution to a concentration of 400 g/dm 3 and heated to 75°C. Add...g of potassium sulfate (to a concentration of 60 g/ dm3 ) to the hot solution with stirring and keep in a water bath at a temperature of 90°C for 0.5 hours and then for 22 hours at room temperature to form a precipitate of double salt scandium potassium sulfate. The resulting precipitate is filtered using a Schottg filter, washed on the filter with a solution of potassium sulfate with a concentration of 80 g/dm 3 and a small amount of ethyl alcohol, the chemical composition of the salt corresponds to scandium-potassium sulfate of the formula KSc(SO 4 ) 2 . In this case, the resulting primary filtrate is kept in a refrigerator at 4°C for 24 hours to obtain potassium sulfate crystals, which are subsequently used at the stage of introducing potassium sulfate into the scandium solution. The precipitate is transferred into a glass and treated with a solution of oxalic acid (10% solution) by heating to 95°C with keeping the precipitate in the solution for 0.5 hours, cooling and removing the solution of soluble oxalates from the scandium oxalate precipitate, washing it with a solution of oxalic acid (10 % solution), drying and calcination to oxide at a temperature of 800°C for 2.5 hours. Scandium oxide (weighing 0.31 g) is obtained with a Sc 2 O 3 content of 99.0% with a total scandium loss of ~1%.
Пример 3. Берут 5,0 г скандийсодержащего концентрата следующего химического состава, мас. %: 4,2 Sc; 3,6 Ti; 30,0 Zr; 0.5 Al; 3,0 Fe; 2,0 Ca; 0,9 Mg; 2,2 Si; влажность 5,0-4,0%; растворяют в 100 мл раствора серной кислоты с концентрацией 300 г/дм3 при нагревании до 70°С в течение 1,0 часа. После охлаждения и удаления фильтрованием кислотонерастворимого остатка (примесей кремния, кальция и др.) скандийсодержащий раствор нагревают до 70°С. В горячий раствор вводят 8,5 г сульфата калия (до концентрации 80 г/дм3) при перемешивании и выдерживают на водяной бане при температуре 60°С в течение 1 часа и затем не более 24 часов при комнатной температуре для образования осадка двойной соли сульфата скандия-калия. Полученный осадок отфильтровывают с помощью фильтра Шотта, промывают па фильтре раствором сульфата калия с концентрацией 80 г/дм3 и небольшим количеством этилового спирта, химический состав соли соответствует сульфату скандия-калия формулы KSc(SO4)2 (см. фиг. 1). Осадок переносят в стакан и обрабатывают раствором щавелевой кислоты (10% раствор) при нагревании до 90°С с выдержкой осадка в растворе в течение 1 часа, охлаждении и удалении раствора растворимых оксалатов от осадка оксалата скандия, его промывку раствором щавелевой кислоты (10% раствор), сушку и прокалку до оксида при температуре 850°С в течение 2 часов. Получают оксид скандия (массой 0,31 г) с содержанием Sc2O3 99,0% при общих потерях скандия ~1%.Example 3. Take 5.0 g of scandium-containing concentrate of the following chemical composition, wt. %: 4.2 Sc; 3.6 Ti; 30.0 Zr; 0.5 Al; 3.0 Fe; 2.0 Ca; 0.9 Mg; 2.2 Si; humidity 5.0-4.0%; dissolved in 100 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 300 g/dm3 when heated to 70°C for 1.0 hour. After cooling and removing the acid-insoluble residue (impurities of silicon, calcium, etc.) by filtration, the scandium-containing solution is heated to 70°C. 8.5 g of potassium sulfate (to a concentration of 80 g/ dm3 ) is added to the hot solution with stirring and kept in a water bath at a temperature of 60°C for 1 hour and then for no more than 24 hours at room temperature to form a precipitate of the double sulfate salt scandium-potassium. The resulting precipitate is filtered using a Schott filter, washed on the filter with a solution of potassium sulfate with a concentration of 80 g/dm 3 and a small amount of ethyl alcohol, the chemical composition of the salt corresponds to scandium-potassium sulfate of the formula KSc(SO 4 ) 2 (see Fig. 1). The precipitate is transferred to a glass and treated with a solution of oxalic acid (10% solution) by heating to 90°C with keeping the precipitate in the solution for 1 hour, cooling and removing the solution of soluble oxalates from the scandium oxalate precipitate, washing it with a solution of oxalic acid (10% solution ), drying and calcination to oxide at a temperature of 850°C for 2 hours. Scandium oxide (weighing 0.31 g) is obtained with a Sc 2 O 3 content of 99.0% with a total scandium loss of ~1%.
Таким образом, авторами предлагается сернокислотный способ переработки скандийсодержащего сырья с низким содержанием скандия, обеспечивающий минимальные общие потери скандия (не более 1%). Кроме того, способ позволяет регенерировать сульфат калия с последующим использованием его в процессе сернокислотной переработки.Thus, the authors propose a sulfuric acid method for processing scandium-containing raw materials with low scandium content, ensuring minimal total losses of scandium (no more than 1%). In addition, the method allows the regeneration of potassium sulfate with its subsequent use in the process of sulfuric acid processing.
Заявитель направляет дополнительные примеры, подтверждающие достижение положительного эффекта.The applicant provides additional examples confirming the achievement of a positive effect.
Пример 1. Берут 5,0 г скандийсодержащего концентрата следующего химического состава, мас. %: 4,2 Sc; 3,6 Ti; 30,0 Zr; 0,5 Al; 3,0 Fe; 2,0 Ca; 0,9 Mg; 2,2 Si; влажность 5,0-4,0%; растворяют в 100 мл раствора серной кислоты с концентрацией 250 г/дм3 при нагревании до 70°С в течение 1,0 часа. После охлаждения и удаления фильтрованием кислотонерастворимого остатка (примесей кремния, кальция и др.) в скандийсодержагций раствор вводят концентрированную серную кислоту до ee концентрации 300 г/дм3 и нагревают до 70°С. В горячий раствор вводят 8,5 г сульфата калия (до концентрации 80 г/дм3) при перемешивании и выдерживают на водяной бане при температуре 70°С в течение 1 часа и затем 24 часов при комнатной температуре для образования осадка двойной соли сульфата скандия-калия. Полученный осадок отфильтровывают с помощью фильтра Шотта, промывают на фильтре раствором сульфата калия с концентрацией 80 т/дм3 и небольшим количеством этилового спирта, химический состав соли соответствует сульфату скандия-калия формулы K.Sc{S04>2 (см. фиг. 1). При этом полученный первичный фильтрат выдерживают в холодильнике при 4-6°С в течение 24 часов с получением кристаллов сульфата калия, которые в дальнейшем используют на стадии введения в скандиевый раствор сульфата калия. Осадок переносят в стакан и обрабатывают раствором щавелевой кислоты (10% раствор) при нагревании до 90°С с выдержкой осадка в растворе в течение 1 часа, охлаждении и удалении раствора растворимых оксалатов от осадка оксалата скандия, его промывку раствором щавелевой кислоты (10% раствор), сушку и прокалку до оксида при температуре 850°С в течение 2 часов. Получают оксид скандия (массой 0,31 г) с содержанием Sc2O3 99,0% при общих потерях скандия ~1%,Example 1. Take 5.0 g of scandium-containing concentrate of the following chemical composition, wt. %: 4.2 Sc; 3.6 Ti; 30.0 Zr; 0.5 Al; 3.0 Fe; 2.0 Ca; 0.9 Mg; 2.2 Si; humidity 5.0-4.0%; dissolved in 100 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 250 g/dm 3 when heated to 70°C for 1.0 hour. After cooling and removing the acid-insoluble residue (impurities of silicon, calcium, etc.) by filtration, concentrated sulfuric acid is introduced into the scandium-containing solution to a concentration of 300 g/dm 3 and heated to 70°C. 8.5 g of potassium sulfate (to a concentration of 80 g/ dm3 ) is added to the hot solution with stirring and kept in a water bath at a temperature of 70°C for 1 hour and then 24 hours at room temperature to form a precipitate of the double salt of scandium sulfate - potassium The resulting precipitate is filtered using a Schott filter, washed on the filter with a solution of potassium sulfate with a concentration of 80 t/ dm3 and a small amount of ethyl alcohol, the chemical composition of the salt corresponds to scandium-potassium sulfate of the formula K.Sc{S04>2 (see Fig. 1) . In this case, the resulting primary filtrate is kept in a refrigerator at 4-6°C for 24 hours to obtain potassium sulfate crystals, which are subsequently used at the stage of introducing potassium sulfate into the scandium solution. The precipitate is transferred to a glass and treated with a solution of oxalic acid (10% solution) by heating to 90°C with keeping the precipitate in the solution for 1 hour, cooling and removing the solution of soluble oxalates from the scandium oxalate precipitate, washing it with a solution of oxalic acid (10% solution ), drying and calcination to oxide at a temperature of 850°C for 2 hours. Scandium oxide (weighing 0.31 g) is obtained with a Sc 2 O 3 content of 99.0% with a total scandium loss of ~1%,
Пример 2. Берут 5,0 г скандийсодержащего концентрата следующего химического состава, мас. %: 4,2 Sc; 3,6 Ti; 30,0 Zr; 0,5 Al; 3,0 Fe; 2,0 Ca; 0,9 Mg; 2,2 Si; влажность 5,0-4,0%; растворяют в 100 мл раствора серной кислоты с концентрацией 250 г/дм3 при нагревании до 75°С в течение 0,5 часа. После охлаждения и удаления фильтрованием кислотонерастворимого остатка (примесей кремния, кальция и др.) в скандийсодержагций раствор вводят концентрированную серную кислоту до ее концентрации 400 г/дм3 и нагревают до 90°С. В горячий раствор вводят 8,5 г сульфата калия (до концентрации 60 г/дм3) при перемешивании и выдерживают на водяной бане при температуре 90°С в течение 0,5 часа и затем 22 часа при комнатной температуре для образования осадка двойной соли сульфата скандия-калия. Полученный осадок отфильтровывают с помощью фильтра Шотта, промывают на фильтре раствором сульфата калия с концентрацией 80 г/дм3 и небольшим количеством этилового спирта, химический состав соли соответствует сульфату скандия-калия формулы KSc(SO4)2. При этом полученный первичный фильтрат выдерживают в холодильнике при 4-6°С в течение 24 часов с получением кристаллов сульфата калия, которые в дальнейшем используют на стадии введения в скандиевый раствор сульфата калия. Осадок переносят в стакан и обрабатывают раствором щавелевой кислоты (10% раствор) при нагревании до 95°С с выдержкой осадка в растворе в течение 0,5 часа, охлаждении и удалении раствора растворимых оксалатов от осадка оксалата скандия, его промывку раствором щавелевой кислоты (10% раствор), сушку и прокалку до оксида при температуре 800°С в течение 2,5 часов. Получают оксид скандия (массой 0,31 г) с содержанием Sc2O3 99,0% при общих потерях скандия -1%.Example 2. Take 5.0 g of scandium-containing concentrate of the following chemical composition, wt. %: 4.2 Sc; 3.6 Ti; 30.0 Zr; 0.5 Al; 3.0 Fe; 2.0 Ca; 0.9 Mg; 2.2 Si; humidity 5.0-4.0%; dissolved in 100 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 250 g/dm 3 when heated to 75°C for 0.5 hours. After cooling and removal by filtration of the acid-insoluble residue (impurities of silicon, calcium, etc.), concentrated sulfuric acid is introduced into the scandium-containing solution to a concentration of 400 g/dm 3 and heated to 90°C. 8.5 g of potassium sulfate (to a concentration of 60 g/ dm3 ) is added to the hot solution with stirring and kept in a water bath at a temperature of 90°C for 0.5 hours and then 22 hours at room temperature to form a precipitate of the double sulfate salt scandium-potassium. The resulting precipitate is filtered using a Schott filter, washed on the filter with a solution of potassium sulfate with a concentration of 80 g/dm 3 and a small amount of ethyl alcohol, the chemical composition of the salt corresponds to scandium-potassium sulfate of the formula KSc(SO 4 ) 2 . In this case, the resulting primary filtrate is kept in a refrigerator at 4-6°C for 24 hours to obtain potassium sulfate crystals, which are subsequently used at the stage of introducing potassium sulfate into the scandium solution. The precipitate is transferred into a glass and treated with a solution of oxalic acid (10% solution) by heating to 95°C with keeping the precipitate in the solution for 0.5 hours, cooling and removing the solution of soluble oxalates from the scandium oxalate precipitate, washing it with a solution of oxalic acid (10 % solution), drying and calcination to oxide at a temperature of 800°C for 2.5 hours. Scandium oxide (weighing 0.31 g) is obtained with a Sc 2 O 3 content of 99.0% with a total scandium loss of -1%.
Пример 3. Берут 5,0 г скандийсодержащего концентрата следующего химического состава, мас. %: 4,2 Sc; 3,6 Ti; 30.0 Zr; 0,5 Al; 3,0 Fe; 2,0 Ca; 0,9 Mg; 2,2 Si; влажность 5,0-4,0%; растворяют в 100 мл раствора серной кислоты с концентрацией 300 г/дм3 при нагревании до 70°С в течение 1,0 часа. После охлаждения и удаления фильтрованием кислотонерастворимого остатка (примесей кремния, кальция и др.) скандийсодержащий раствор нагревают до 60°С. В горячий раствор вводят 8,5 г сульфата калия (до концентрации 80 г/дм3) при перемешивании и выдерживают на водяной бане при температуре 60°С в течение 1 часа и затем 24 часа при комнатной температуре для образования осадка двойной соли сульфата скандия-калия. Полученный осадок отфильтровывают с помощью фильтра Шотта, промывают на фильтре раствором сульфата калия с концентрацией 80 г/дм3 и небольшим количеством этилового спирта, химический состав соли соответствует сульфату скандия-калия формулы KSc(SO4)2 (см. фиг. 1). Осадок переносят в стакан и обрабатывают раствором щавелевой кислоты (10% раствор) при нагревании до 90°С с выдержкой осадка в растворе в течение 1 часа, охлаждении и удалении раствора растворимых оксалатов от осадка оксалата скандия, его промывку раствором щавелевой кислоты (10% раствор), сушку и прокалку до оксида при температуре 850°С в течение 2 часов. Получают оксид скандия (массой 0,31 г) с содержанием Sc2O3 99,0% при общих потерях скандия -1%.Example 3. Take 5.0 g of scandium-containing concentrate of the following chemical composition, wt. %: 4.2 Sc; 3.6 Ti; 30.0 Zr; 0.5 Al; 3.0 Fe; 2.0 Ca; 0.9 Mg; 2.2 Si; humidity 5.0-4.0%; dissolved in 100 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 300 g/dm 3 when heated to 70°C for 1.0 hour. After cooling and removing the acid-insoluble residue (impurities of silicon, calcium, etc.) by filtration, the scandium-containing solution is heated to 60°C. 8.5 g of potassium sulfate (to a concentration of 80 g/ dm3 ) is added to the hot solution with stirring and kept in a water bath at a temperature of 60°C for 1 hour and then 24 hours at room temperature to form a precipitate of the double salt of scandium sulfate - potassium The resulting precipitate is filtered using a Schott filter, washed on the filter with a solution of potassium sulfate with a concentration of 80 g/dm 3 and a small amount of ethyl alcohol, the chemical composition of the salt corresponds to scandium-potassium sulfate of the formula KSc(SO 4 ) 2 (see Fig. 1). The precipitate is transferred to a glass and treated with a solution of oxalic acid (10% solution) by heating to 90°C with keeping the precipitate in the solution for 1 hour, cooling and removing the solution of soluble oxalates from the scandium oxalate precipitate, washing it with a solution of oxalic acid (10% solution ), drying and calcination to oxide at a temperature of 850°C for 2 hours. Scandium oxide (weighing 0.31 g) is obtained with a Sc 2 O 3 content of 99.0% with a total scandium loss of -1%.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2806940C1 true RU2806940C1 (en) | 2023-11-08 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2069181C1 (en) * | 1993-07-23 | 1996-11-20 | Научно-производственная экологическая фирма "Экотехнология" | Process for preparing scandium oxide |
| RU2484164C1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СКАНТЕХ" | Method of producing scandium-bearing concentrate from red mud |
| RU2669737C1 (en) * | 2018-01-18 | 2018-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for preparation of scandium oxide from scandium-containing concentrates |
| CN108950219B (en) * | 2018-04-03 | 2020-05-05 | 东北大学 | Gradient extraction and comprehensive utilization method of valuable metals in titanium white waste acid |
| CN109112293B (en) * | 2018-10-26 | 2020-08-11 | 广西大学 | Method for selectively enriching scandium from Bayer process red mud |
| US20220064759A1 (en) * | 2017-11-09 | 2022-03-03 | University Of Kentucky Research Foundation | Low-cost selective precipitation circuit for recovery of rare earth elements from acid leachate of coal waste |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2069181C1 (en) * | 1993-07-23 | 1996-11-20 | Научно-производственная экологическая фирма "Экотехнология" | Process for preparing scandium oxide |
| RU2484164C1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СКАНТЕХ" | Method of producing scandium-bearing concentrate from red mud |
| US20220064759A1 (en) * | 2017-11-09 | 2022-03-03 | University Of Kentucky Research Foundation | Low-cost selective precipitation circuit for recovery of rare earth elements from acid leachate of coal waste |
| RU2669737C1 (en) * | 2018-01-18 | 2018-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for preparation of scandium oxide from scandium-containing concentrates |
| CN108950219B (en) * | 2018-04-03 | 2020-05-05 | 东北大学 | Gradient extraction and comprehensive utilization method of valuable metals in titanium white waste acid |
| CN109112293B (en) * | 2018-10-26 | 2020-08-11 | 广西大学 | Method for selectively enriching scandium from Bayer process red mud |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПАСЕЧНИК Л.А. и др. Концетрирование и очистка редких металлов при переработке техногенных отходов. Труды Кольского научного центра РАН. Химия и материаловедение. Спецвыпуск, 5/2015, с. 186-189. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6248302B1 (en) | Process for treating red mud to recover metal values therefrom | |
| RU2736539C1 (en) | Method of producing vanadium oxide of a battery grade | |
| US4039582A (en) | Method of preparing vanadium pentoxide | |
| RU2669737C1 (en) | Method for preparation of scandium oxide from scandium-containing concentrates | |
| CN102863004A (en) | Purification and preparation method of high-purity scandium oxide | |
| CN103224248B (en) | Method of preparing rare earth carbonate and recycling materials thereof | |
| US4668485A (en) | Recovery of sodium aluminate from Bayer process red mud | |
| RU2749598C1 (en) | Method for processing mica concentrate | |
| RU2478725C1 (en) | Method of producing scandium oxide | |
| CN114906867B (en) | Method for preparing aluminum oxide by using aluminum ash | |
| RU2806940C1 (en) | Method for sulphuric acid processing of scandium-containing raw materials | |
| CN113355538A (en) | Terbium oxide extraction process for treating ion ore by combining hydrochloric acid and organic extractant | |
| CN1555343A (en) | Recovery of titanium from titanium bearing materials | |
| CN111847527A (en) | Method for deeply purifying titanium white copperas | |
| RU2347829C2 (en) | Method of producing lithium hydroxide out of spodumene concentrate | |
| US3436176A (en) | Process of producing high purity alumina from aluminum-bearing,acidic,sulfate solutions | |
| CN211920886U (en) | Device for preparing battery-grade lithium carbonate by using membrane separation technology | |
| US1906074A (en) | Process of the production of zinc salt solutions | |
| RU2257348C1 (en) | Scandium oxide preparation process | |
| EP0127262A1 (en) | Purification of Bayer process liquors | |
| RU2254296C1 (en) | Method of production of strontium carbonate | |
| CN110468275A (en) | Remove the method for sulfate radical and the product obtained by this method in rare-earth precipitation object | |
| RU2801847C1 (en) | Method for producing alumina, mainly from high-silica bauxite | |
| RU2259321C2 (en) | Tantalum pentoxide preparation method | |
| RU2804568C1 (en) | Vanadium extraction method |