从氢氧化铁混合物中选择性回收钪的方法与流程

1.本发明涉及钪回收技术领域，具体涉及一种从氢氧化铁混合物中选择性回收钪的方法。


背景技术：

2.钪是重要的战略金属元素，在航空航天、电子工业、特种材料等领域具有广泛的用途。工业上，提钪的二次资源有铀矿的副产物、白云鄂博尾矿、钨矿及钨矿渣、钛白废酸、沸腾氯化烟尘、含钛高炉渣、赤泥等，其中，钛白废酸和氯化烟尘成为了工业上提钪的主要原料。
3.我国钛精矿主要用于生产硫酸法钛白和生产钛渣并通过熔盐氯化生产海绵钛，在钛渣熔盐氯化过程将产生废盐～400kg/t ticl4，其综合利用过程将副产大量的氢氧化铁混合物，其中sc2o3含量0.0025～0.0060％，达到工业利用水平。目前，钪的提取分离主要是通过酸浸、沉淀获得粗钪产品，再返溶后经过多次萃取或多次沉淀进行纯化，获得高纯氧化钪产品，存在流程长、成本高、产品质量不稳定等问题。
4.因此，有必要对氢氧化铁混合物中的钪进行回收利用。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种从氢氧化铁混合物中选择性回收钪的方法，以对氢氧化铁混合物中的钪进行短流程、高效、经济回收。
6.根据本发明的一个方面，提出一种从氢氧化铁混合物中选择性回收钪的方法，包括：
7.s1，对所述氢氧化铁混合物进行高温焙烧，获得焙砂；其中所述氢氧化铁混合物为钛渣熔盐氯化过程的副产物；
8.s2，将所述焙砂研磨后用酸液浸出，过滤得到含钪浸出液和尾渣；
9.s3，将所述含钪浸出液用有机萃取剂进行萃取，并将萃取得到的负载钪的有机相用碱液进行反萃，得到氢氧化钪；
10.s4，用酸液对所述氢氧化钪进行返溶，在返溶得到的溶液中加入草酸得到草酸钪沉淀，并对所述草酸钪沉淀进行煅烧，得到纯度大于99.9％的氧化钪。
11.根据本发明的一个实施例，按质量百分比计，所述氢氧化铁混合物包含：0.0025～0.0065％的sc2o3、45.0～65.0％的fe(oh)3、7.0～15.0％的mg(oh)2、8.0～15.0％的ca(oh)2、5.0～10.0％的ti(oh)2、5.0～10.0％的mn(oh)2。
12.根据本发明的一个实施例，在步骤s1中，焙烧温度为500～900℃，焙烧时间为30～150min，焙烧过程氧气分压大于等于0.2mpa。
13.根据本发明的一个实施例，在步骤s2中，将所述焙砂研磨至至少90％的颗粒物的粒径小于200目。
14.根据本发明的一个实施例，在步骤s2中，采用硫酸浓度为1～20wt％的酸液按照液
固比为(5～10)ml:1g在25～100℃浸出0.5～24h。
15.根据本发明的一个实施例，在步骤s3中，按体积百分比计，所述有机萃取剂包含5～20％的tbp、5～10％的p204以及70～90％的磺化煤油，进行萃取时，有机相与水相的体积比为1:(10～20)，萃取时间为30～90min。
16.根据本发明的一个实施例，在步骤s3中，采用质量百分比浓度为5～20％的naoh溶液在20～100℃进行反萃，反萃时间为0.5～12h，反萃时有机相与水相的体积比为1:(5～15)。
17.根据本发明的一个实施例，在步骤s4中，采用质量百分比浓度为5～10％的硫酸溶液按照液固比为(5～20)ml:1g在20～100℃返溶1～8h；按照钪和草酸的摩尔比为1:(3～5)加入草酸，在20～60℃下沉淀1～24h，得到草酸钪，并在700～1000℃下煅烧30～120min。
18.在根据本发明的实施例的从氢氧化铁混合物中选择性回收钪的方法中，通过对氢氧化铁混合物进行高温焙烧以将其中的铁等杂质转化为氧化物从而在浸出后实现钪与杂质的初步分离，之后经过萃取进行再次分离，最终实现钪的短流程、高效、经济回收。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明实施例进一步详细说明。
20.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
21.本发明提出一种从氢氧化铁混合物中选择性回收钪的方法，包括：
22.s1，对所述氢氧化铁混合物进行高温焙烧，获得焙砂；其中所述氢氧化铁混合物为钛渣熔盐氯化过程的副产物；
23.s2，将所述焙砂研磨后用酸液浸出，过滤得到含钪浸出液和尾渣；
24.s3，将所述含钪浸出液用有机萃取剂进行萃取，并将萃取得到的负载钪的有机相用碱液进行反萃，得到氢氧化钪；
25.s4，用酸液对所述氢氧化钪进行返溶，在返溶得到的溶液中加入草酸得到草酸钪沉淀，并对所述草酸钪沉淀进行煅烧，得到纯度大于99.9％的氧化钪。
26.本技术的发明人意识到，在现有技术的一些提钪方案中，流程过于复杂，其中一些步骤是并不必要的，从而本技术提出一种更加简化的方案。在本发明的实施例中，通过对氢氧化铁混合物进行高温焙烧以将其中的铁等杂质转化为氧化物从而在浸出后实现钪与杂质的初步分离，之后经过萃取进行再次分离，最终实现钪的短流程、高效、经济回收。本发明可以在保证获得纯度大于99.9％的氧化钪的前提下精简流程、节约成本。
27.在一些实施例中，按质量百分比计，所述氢氧化铁混合物包含：0.0025～0.0065％的sc2o3、45.0～65.0％的fe(oh)3、7.0～15.0％的mg(oh)2、8.0～15.0％的ca(oh)2、5.0～10.0％的ti(oh)2、5.0～10.0％的mn(oh)2。
28.在一些实施例中，在步骤s1中，焙烧温度为500～900℃，焙烧时间为30～150min，焙烧过程氧气分压大于等于0.2mpa。
29.在一些实施例中，在步骤s2中，将所述焙砂研磨至至少90％的颗粒物的粒径小于
200目。
30.在一些实施例中，在步骤s2中，采用硫酸浓度为1～20wt％的酸液按照液固比为(5～10)ml:1g在25～100℃浸出0.5～24h。
31.在一些实施例中，在步骤s3中，按体积百分比计，所述有机萃取剂包含5～20％的tbp、5～10％的p204以及70～90％的磺化煤油，进行萃取时，有机相与水相的体积比(o/a)为1:(10～20)，萃取时间为30～90min。
32.在一些实施例中，在步骤s3中，采用质量百分比浓度为5～20％的naoh溶液在20～100℃进行反萃，反萃时间为0.5～12h，反萃时有机相与水相的体积比(o/a)为1:(5～15)。
33.在一些实施例中，在步骤s4中，采用质量百分比浓度为5～10％的硫酸溶液按照液固比为(5～20)ml:1g在20～100℃返溶1～8h；按照钪和草酸的摩尔比为1:(3～5)加入草酸，在20～60℃下沉淀1～24h，得到草酸钪，并在700～1000℃下煅烧30～120min。
34.下面根据具体的实施例进行说明。
35.实施例1
36.将氢氧化铁混合物置于坩埚中，在700℃下煅烧120min，焙砂冷却至室温后粉磨至-200目，取200g焙砂(-200目)，加入20wt％硫酸2000ml，80℃下搅拌浸出0.5h，过滤得到含钪浸出液。采用tbp(10％)+p204(5％)+磺化煤油(85％)，以o/a＝1:15进行萃取30min，分离获得富钪有机相；有机相采用10％ naoh溶液，以o/a＝1:5在30℃下反萃，得到sc(oh)3。采用100ml 5％的硫酸溶液在100℃下对sc(oh)3进行返溶，再按钪：草酸＝1:5(摩尔比)向钪返溶液加入草酸，在20℃下沉淀24h，获得草酸钪，最后在800℃下煅烧60min获得纯度99.95％的sc2o3。
37.实施例2：
38.将氢氧化铁混合物置于坩埚中，在500℃下煅烧150min，焙砂冷却至室温后粉磨至-200目，取200g焙砂(-200目)，加入50wt％硫酸1000ml，100℃下搅拌浸出24h，过滤得到含钪浸出液。采用tbp(10％)+p204(10％)+磺化煤油(80％)，以o/a＝1:20进行萃取90min，分离获得富钪有机相；有机相采用20％ naoh溶液，以o/a＝1:15在20℃下反萃，得到sc(oh)3。采用100ml 10％的硫酸溶液在20℃下对sc(oh)3进行返溶，再按钪：草酸＝1:3(摩尔比)向钪返溶液加入草酸，在40℃下沉淀6h，获得草酸钪，最后在900℃下煅烧30min获得纯度99.91％的sc2o3。
39.实施例3：
40.将氢氧化铁混合物置于坩埚中，在900℃下煅烧30min，焙砂冷却至室温后粉磨至-200目，取200g焙砂(-200目)，加入10wt％硫酸1500ml，20℃下搅拌浸出24h，过滤得到含钪浸出液。采用tbp(10％)+p204(5％)+磺化煤油(85％)，以o/a＝1:20进行萃取60min，分离获得富钪有机相；有机相采用5％naoh溶液在60℃下反萃，得到sc(oh)3。采用100ml 7.5％的硫酸溶液在60℃下对sc(oh)3进行返溶，再按钪：草酸＝1:4(摩尔比)向钪返溶液加入草酸，在60℃下沉淀1h，获得草酸钪，最后在1000℃下煅烧30min获得纯度99.96％的sc2o3。
41.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本
发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种从氢氧化铁混合物中选择性回收钪的方法，其特征在于，包括：s1，对所述氢氧化铁混合物进行高温焙烧，获得焙砂；其中所述氢氧化铁混合物为钛渣熔盐氯化过程的副产物；s2，将所述焙砂研磨后用酸液浸出，过滤得到含钪浸出液和尾渣；s3，将所述含钪浸出液用有机萃取剂进行萃取，并将萃取得到的负载钪的有机相用碱液进行反萃，得到氢氧化钪；s4，用酸液对所述氢氧化钪进行返溶，在返溶得到的溶液中加入草酸得到草酸钪沉淀，并对所述草酸钪沉淀进行煅烧，得到纯度大于99.9％的氧化钪。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量百分比计，所述氢氧化铁混合物包含：0.0025～0.0065％的sc2o3、45.0～65.0％的fe(oh)3、7.0～15.0％的mg(oh)2、8.0～15.0％的ca(oh)2、5.0～10.0％的ti(oh)2、5.0～10.0％的mn(oh)2。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s1中，焙烧温度为500～900℃，焙烧时间为30～150min，焙烧过程氧气分压大于等于0.2mpa。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s2中，将所述焙砂研磨至至少90％的颗粒物的粒径小于200目。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s2中，采用硫酸浓度为1～20wt％的酸液按照液固比为(5～10)ml:1g在25～100℃浸出0.5～24h。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s3中，按体积百分比计，所述有机萃取剂包含5～20％的tbp、5～10％的p204以及70～90％的磺化煤油，进行萃取时，有机相与水相的体积比为1:(10～20)，萃取时间为30～90min。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s3中，采用质量百分比浓度为5～20％的naoh溶液在20～100℃进行反萃，反萃时间为0.5～12h，反萃时有机相与水相的体积比为1:(5～15)。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s4中，采用质量百分比浓度为5～10％的硫酸溶液按照液固比为(5～20)ml:1g在20～100℃返溶1～8h；按照钪和草酸的摩尔比为1:(3～5)加入草酸，在20～60℃下沉淀1～24h，得到草酸钪，并在700～1000℃下煅烧30～120min。

技术总结
本发明公开了一种从氢氧化铁混合物中选择性回收钪的方法，包括：S1，对氢氧化铁混合物进行高温焙烧，获得焙砂；其中氢氧化铁混合物为钛渣熔盐氯化过程的副产物；S2，将焙砂研磨后用酸液浸出，过滤得到含钪浸出液和尾渣；S3，将含钪浸出液用有机萃取剂进行萃取，并将萃取得到的负载钪的有机相用碱液进行反萃，得到氢氧化钪；S4，用酸液对氢氧化钪进行返溶，在返溶得到的溶液中加入草酸得到草酸钪沉淀，并对草酸钪沉淀进行煅烧，得到纯度大于99.9％的氧化钪。本发明能够从氢氧化铁混合物中选择性提钪，实现钪的短流程、高效、清洁回收。清洁回收。


技术研发人员：李明 阳露波 杨珍 秦洁
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/8/28