申请日2016.11.07
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C22B7/00; C22B59/00
摘要
本发明公开一种钛白废水再生钪的纯化方法，首先将钛白废水再生钪滤饼重新酸溶，经复盐沉淀、重结晶、草酸沉淀提纯，灼烧后得到相对纯度>99.99%、绝对纯度>99.9%的氧化钪产品。本发明将钛白废水再生钪中的钛、钒、锆杂质含量降低到小于0.01%，极大地提高了钪产品的纯度，增加了钪产品的使用价值，且本发明使用的有机相、碱液、酸液可回收循环利用，降低了化工原料消耗和污染物排放，减少生产成本。
权利要求书
1.一种钛白废水再生钪的纯化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)萃取提钪：将从钛白废水中富集的粗钪滤饼用盐酸溶解，除去不溶解的TiO2和ZrO2杂质，配制成氯化钪溶液，用P204-TBP-煤油-盐酸组成的萃取体系对氯化钪溶液进行萃取，萃取体系中按体积比P204:TBP:煤油=15-20%:5%:75-80%，相比O:A=15-25:1;
(2)钪反萃：将步骤(1)所得负载有机相与10%的NaOH溶液按相比O:A=1:1混合，60~70℃下进行反萃，钪反萃沉淀结束后抽滤得到滤饼;
(3)草酸沉淀：将步骤(3)所得滤饼用精制盐酸重新溶解，调节pH为2.0~3.0，以草酸与Sc2O3质量比为2.75-3.2:1的量加入精制草酸进行沉淀，得到草酸钪沉淀;
(4)煅烧：将草酸钪沉淀在800-900℃下煅烧1-2 h，得到相对纯度>99.99%、绝对纯度>99.9%的氧化钪产品。
2.根据权利要求1所述的钛白废水再生钪的纯化方法，其特征在于， 步骤(1)中，所述氯化钪溶液中ScCl3浓度为1.0 mol/L。
3.根据权利要求2所述的钛白废水再生钪的纯化方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氯化钪溶液中H+=1.0 mol/L。
4.根据权利要求3所述的钛白废水再生钪的纯化方法，其特征在于，步骤(1)中，步骤(1)中，所述萃取的时间为3-5 min。
5.根据权利要求1所述的钛白废水再生钪的纯化方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反萃的时间为3-4 min。
说明书
一种钛白废水再生钪的纯化方法
技术领域
本发明涉及一种稀土资源回收利用技术，具体涉及一种钛白废水再生钪的纯化方法。
背景技术
稀土元素钪(Sc)是重要的战略资源，金属钪在自然界基本没有独立的矿床存在，几乎都是伴生矿。钪可以广泛应用在强激光晶体、电子、金属合金、电池、照明等行业。近年来，美日等国突破了钪锆氧化物电解质在固体氧化物燃料电池(SOFC)中应用技术，推动了对钪及钪锆粉体的需求。
硫酸法生产钛白粉会产生大量的酸性废水，据统计，每生产1t钛白粉可产生废水40～60 t，钛白废水得不到妥善处理，既造成了环境污染，又要支付巨额的排污费用。钛白废水中含有Sc2O3，V2O5，TiO2，H2SO4，Fe 等多种成分，对钛白废水中的钪进行回收，同时除去其他杂质，对实现钪资源的有效利用具有现实的意义。
从钛白废水中萃取回收的氧化钪纯度比较低，一般为30-40%，含有钛、钒、锆等杂元素，限制了钪的使用价值。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种钛白废水再生钪的纯化方法来解决上述问题。
本发明的基本方法是这样实现的：一种钛白废水再生钪的纯化方法，包括以下步骤：
(1)萃取提钪：将从钛白废水中富集的粗钪滤饼用盐酸溶解，除去不溶解的TiO2和ZrO2杂质，配制成氯化钪溶液，用P204-TBP-煤油-盐酸组成的萃取体系对氯化钪溶液进行萃取，萃取体系中按体积比P204:TBP:煤油=15-20%:5%:75-80%，相比O:A=15-25:1，随着P204浓度的增加，单级萃取率递增，分相时间不断增加，当P204浓度为10%时，单级萃取率75.2%，当P204浓度达到15%之后，单级萃取率基本达到最大，大于98%，而P204浓度大于25%时出现了三相物，严重影响分相效果，因此P204浓度取15~20%，随着相比O:A的增加，单级萃取率递增，分相时间不断减少，当O:A=10:1时，单级萃取率78.6%，分相时间10 min，当O:A达到15:1之后，单级萃取率达到98%以上，分相时间4 min，而O:A达到25:1之后，单级萃取率及分相时间基本不变，因此相比取值O:A=15-25:1;
(2)钪反萃：将步骤(1)所得负载有机相与10%的NaOH溶液按相比O:A=1:1混合，60~70℃下进行反萃，钪反萃沉淀结束后抽滤得到滤饼，反萃分相时间随温度的升高而减少，当温度达到60℃后分相时间减少幅度明显降低，达到70℃后基本不变，60℃为4 min，70℃时为3min，考虑到温度越高，有机的挥发损失越大，所以反萃温度选择在60~70℃之间;
(3)草酸沉淀：将步骤(3)所得滤饼用精制盐酸重新溶解，调节pH为2.0~3.0，以草酸与Sc2O3质量比为2.75-3.2:1的量加入精制草酸进行沉淀，得到草酸钪沉淀，当pH值在2.0~3.0之间时，钪收率均大于99%，当pH值不在2.0~3.0范围时，钪收率均小于99%，Sc2O3收率随草酸与 Sc2O3比值增大而增大，当比值为2.5:1时，Sc2O3收率为95.5%，当比值为2.75-3.2:1，Sc2O3收率大于98.5%，当比值继续增大时，收率没有明显的增长，由此选择精制草酸用量为草酸:Sc2O3=2.75-3.2:1;
(4)煅烧：将草酸钪沉淀在800-900℃下煅烧1-2 h，得到相对纯度>99.99%、绝对纯度>99.9%的氧化钪产品。
优选的，步骤(1)中，所述氯化钪溶液中ScCl3浓度为1.0 mol/L。
优选的，步骤(1)中，所述氯化钪溶液中H+=1.0 mol/L。
优选的，步骤(1)中，步骤(1)中，所述萃取的时间为3-5 min。
优选的，步骤(2)中，所述反萃的时间为3-4 min。
本发明的有益效果是：
(1)将钛白废水再生钪中钪浓度从30-40%提高到钪相对纯度>99.99%、绝对纯度>99.9%的氧化钪产品，钛、钒、锆杂质含量均小于0.01%，极大地提高了钪产品的纯度，增加了钪产品的使用价值。
(2)有机相、碱液、酸液可回收循环利用，降低了化工原料消耗和污染物排放，减少生产成本。
(3)工艺简单、操作方便，生产成本低，适合于大规模钛白废水再生钪的纯化生产。
