申请日2016.11.07
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C22B59/00; C22B7/00
摘要
本发明公开一种从钛白废水中富集钪的方法，包括一次萃取、一次反萃、酸溶除杂、二次萃取、洗涤除钛和二次反萃六个步骤，本发明开发了从钛白废水中直接萃取富集钪的方法，实现了钪的综合回收利用，钪回收率从不足50%提高到83 %以上，实现钪目标元素与杂质的萃取分离，有效解决了传统工艺钪损失、夹带和乳化等问题，粗钪纯度>36%，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
1.一种从钛白废水中富集钪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)一次萃取：在钛白废水中加入有机相进行一次萃取，一次萃取为三级逆流萃取，相比为O:A=1:10;
(2)一次反萃：用一次萃取负载有机相进行一次反萃，操作条件为相比O:A =1:1，氢氧化钠含量为10%，温度为60~70 ℃，反应结束后将有机相回收，将碱液过滤后得到反萃滤饼，回收碱液;
(3)酸溶除杂：用H2SO4溶解反萃滤饼，加入钛晶种，加入10% Na2CO3调节pH值为0.3～0.5，当溶液温度升高至微沸时，溶液中的钛逐渐水解析出，同时析出铁，过滤得酸溶除杂滤液;
(4)二次萃取：将酸溶除杂滤液进行二次萃取，二次萃取为三级逆流萃取，相比为O:A=3:5;
(5)洗涤除钛：用双氧水及硫酸配制的洗液，控制酸度为2~4 mol/L硫酸对二次萃取负载有机相进行两级洗涤除杂，每次洗涤时间均为30 min;
(6)二次反萃：将8% NaOH溶液加热至70℃，按相比O:A=1:1加入洗涤除钛后有机相进行二次反萃，得到的粗钪滤饼中钪的回收率大于83%，纯度大于36%。
2.以上步骤所用有机相为体积比为3:1:16的P204、TBP、磺化煤油混合物。
3. 根据权利要求1所述的从钛白废水中富集钪的方法，其特征在于， 步骤(2)中，所述一次反萃的时间为20 min。
4.根据权利要求1所述的从钛白废水中富集钪的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反萃滤饼与H2SO4的质量比为1.2~1.5。
5.根据权利要求3所述的从钛白废水中富集钪的方法，其特征在于，步骤(3)中，在溶液中的钛逐渐水解析出过程中，将溶液加热至沸腾约1 h。
6.根据权利要求1所述的从钛白废水中富集钪的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述双氧水及硫酸配制的洗液中，双氧水和硫酸的浓度分别为0.5~1 mol/L和2~4 mol/L。
7.根据权利要求1所述的从钛白废水中富集钪的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述二次反萃的时间为30 min。
8.根据权利要求1-6任一项所述的从钛白废水中富集钪的方法，其特征在于，所述钛白废水含Sc2O3 6~30 mg/L，V2O5 0~2 g/L，TiO2 2~5 g/L，H2SO4 180~300 g/L，Fe 35~40 g/L。
说明书
一种从钛白废水中富集钪的方法
技术领域
本发明涉及一种稀土资源回收技术，具体涉及一种从钛白废水中富集钪的方法。
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1 t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。
然而目前对钛白废水的处理主要以碱中和为主，所用碱性物质主要有白云石、石灰石、石灰、电石渣、废碱等，既增加了生产成本，又浪费了钛白废水中的钪资源。
因此，开发伴生资源钪的绿色提取技术，可以实现将硫酸钛白粉生产过程产生的废液中伴生的钪及其他元素高效富集，改变废酸浓缩或石灰中和法处理废酸造成的氧化钪等有价元素严重浪费的现状，满足新材料领域对氧化钪的快速增长需求，符合我国发展循环经济提出“减量化、再利用、资源化”的原则。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种从钛白废水中富集钪的方法来解决上述问题。
本发明的基本方法是这样实现的：一种从钛白废水中富集钪的方法，包括以下步骤：
(1)一次萃取：在钛白废水中加入有机相进行一次萃取，一次萃取为三级逆流萃取，相比为O:A=1:10;
(2)一次反萃：用一次萃取负载有机相进行一次反萃，操作条件为相比O:A =1:1，氢氧化钠含量为10%，温度为60~70 ℃，反应结束后将有机相回收，将碱液过滤后得到反萃滤饼，回收碱液;
(3)酸溶除杂：用H2SO4溶解反萃滤饼，加入钛晶种，加入10% Na2CO3调节pH值为0.3～0.5，当溶液温度升高至微沸时，溶液中的钛逐渐水解析出，同时析出铁，过滤得酸溶除杂滤液;
(4)二次萃取：将酸溶除杂滤液进行二次萃取，二次萃取为三级逆流萃取，相比为O:A=3:5;
(5)洗涤除钛：用双氧水及硫酸配制的洗液，控制酸度为2~4 mol/L硫酸对二次萃取负载有机相进行两级洗涤除杂，每次洗涤时间均为30 min;
(6)二次反萃：将8% NaOH溶液加热至70℃，按相比O:A=1:1加入洗涤除钛后有机相进行二次反萃，得到的粗钪滤饼中钪的回收率>83%，纯度>36%。
以上步骤所用有机相为体积比为3:1:16的P204、TBP、磺化煤油混合物。
优选的， 步骤(2)中，所述一次反萃的时间为20 min。
优选的，步骤(3)中，所述反萃滤饼与 H2SO4的质量比为1.2~1.5。
优选的，步骤(3)中，在溶液中的钛逐渐水解析出过程中，将溶液加热至沸腾约1h。
优选的，步骤(5)中，所述双氧水及硫酸配制的洗液中，双氧水和硫酸的浓度分别为0.5~1 mol/L和2~4 mol/L。
优选的，步骤(6)中，所述二次反萃的时间为30 min。
优选的，所述钛白废水含Sc2O3 6~30 mg/L，V2O5 0~2 g/L，TiO2 2~5 g/L，H2SO4 180~300 g/L，Fe 35~40 g/L。
本发明的有益效果是：
(1)开发了从钛白废水中直接萃取富集钪的方法，实现了钪的综合回收利用，钪回收率从不足50%提高到83 %以上。
(2)实现钪目标元素与杂质的萃取分离，有效解决了传统工艺钪损失、夹带和乳化等问题，粗钪纯度>36%。
(3)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。
