一種用復(fù)合萃取劑從鈦氯化煙塵和熔鹽氯化渣中提取鈧的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用復(fù)合萃取劑從鈦氯化煙塵和熔鹽氯化渣中提取鈧的方法，屬于稀土金屬【技術(shù)領(lǐng)域】。所述復(fù)合萃取劑其具體組分的重量百分比為：5%～35%的P350，15%～45%的TBP，5%～35%的仲辛醇，5%～35%的煤油；所述方法通過二次浸取、萃取、硝酸反萃、草酸沉淀及灼燒即得高純度氧化鈧。本發(fā)明的提取方法采用一次直接水浸，焙燒后二次鹽酸浸取來提高浸出率，鈧浸出率超過96%，同時減少使用酸，便于工業(yè)化生產(chǎn)，鈧總回收率高，鈧總回收率超過85%。
【專利說明】—種用復(fù)合萃取劑從鈦氯化煙塵和熔鹽氯化渣中提取鈧的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用復(fù)合萃取劑從鈦氯化煙塵和熔鹽氯化渣中提取鈧的方法，屬于稀土金屬【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鈧位于元素周期表中的第三副族，因其物化性質(zhì)與稀土元素相似，且常共生在一起，故科學(xué)家把它列入稀土類內(nèi)，稱為稀土元素之一。鈧具有熱穩(wěn)定性好、比重輕等優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，是重要的戰(zhàn)略物資。鈧及其化合物具有多種優(yōu)異性能，廣泛用于國防、冶金、化工、航天、超導(dǎo)、核能、激光、電子等領(lǐng)域。高純氧化鈧可用于電子發(fā)射材料、超導(dǎo)材料、太陽能電池材料、制作高效激光器、特種陶瓷等。
[0003]鈧是典型的稀散親石元素，在地殼中的平均豐度為36ppm，已知含鈧的礦物多達(dá)800多種，但作為鈧的獨立礦物只有鈧釔礦、水磷鈧礦、鈹硅鈧礦和鈦硅酸稀金礦等少數(shù)幾種，且礦源較小，在自然界中較為罕見。但鈧廣泛分布于其它礦物中，例如:鈦鐵礦，鋯鐵礦，鋯英石，鋁土礦，稀土礦，鈦輝石，釩鈦磁鐵礦，鎢礦，錫礦，鈾礦和煤等礦物中。鈦礦物中含有(1.0?2.35) X 1.05%的鈧。目前開采的釩鈦磁鐵礦經(jīng)選礦得到含鈦高的鈦鐵礦精礦。熔鹽和沸騰氯化法是處理此類物料的最通用的方法。每生產(chǎn)I萬噸海綿鈦，在氯化過程中會產(chǎn)生1.17萬噸熔鹽廢渣。在沸騰氯化過程中產(chǎn)生的大量的固體廢棄物，如氯化爐渣、收塵灰等。如何處置這些固體廢物給鈦冶煉企業(yè)帶來了很大的困擾。
[0004]在鈦鐵礦進(jìn)行電弧爐熔煉高鈦渣時，由于Sc2O3與鈮、鈾、釩等氧化物一樣生成熱高、故很穩(wěn)定，不會被還原而 留在高鈦渣中。將此高鈦渣進(jìn)行高溫氯化或熔鹽氯化生產(chǎn)TiCl4時，鈧在氯化煙塵或熔鹽渣中被富集。因此鈦冶煉過程中的氯化熔鹽渣或氯化煙塵是很好的提或抗原料。
[0005]目前國內(nèi)處理這類氯化渣的工藝流程主要是:
[0006]1、氯化煙塵一稀鹽酸浸出一兩次沉淀除雜處理后高酸溶解一P204萃取一反萃一含鈧堿餅。
[0007]2、熔鹽氯化渣一水浸一除雜一氯堿工業(yè)原料。
[0008]采用稀鹽酸浸出，會造成部分鈧無法浸出并且會產(chǎn)生大量的廢酸溶液，給社會帶來較大的環(huán)保負(fù)擔(dān)。而目前采用水浸提取的方法可以避免產(chǎn)生廢酸液，還存在溶出成分中雜質(zhì)元素含量較高，難以萃取提純，導(dǎo)致最后制得的氧化鈧純度不好，采用P204萃取，存在分相困難，P204的選擇性較差，不宜工業(yè)化，采用TBP，反萃時形成膠狀物吸附鈧，造成鈧的損失，降低鈧的收率等問題。
[0009]柯家駿等研究發(fā)現(xiàn)鈧在氯化煙塵中含量可達(dá)0.03%?0.12%，主要形式是ScCl3 ；采用濕法冶金提取Sc2O3的流程，包括水浸、TBP煤油溶液萃取、草酸沉淀凈化及灼燒等單元操作，先后進(jìn)行了小型和擴(kuò)大試驗，得到純度99.5%的Sc2O3產(chǎn)品；從氯化煙塵到產(chǎn)品，鈧回收率為60%。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對目前酸浸提取法污染大、提取率低和水浸提取法純度低及鈧回收率低等技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用復(fù)合萃取劑從鈦氯化煙塵和/或熔鹽氯化渣中提取鈧的方法，其利用渣中碳含量高再對浸出渣進(jìn)行焙燒，提高鈧的總浸出率，采用一種混合萃取劑萃取鈧，鈧的選擇性性好，具有浸出率高、鈧的萃取率和反萃率高、鈧的總收率高、降低成本和減少對環(huán)境的損害等優(yōu)點。
[0011]本發(fā)明的一個目的是提供一種鈧的復(fù)合萃取劑，其用于從鈧的水溶液中提取鈧，其具體組分的重量百分比為:5%?35%的P350，15%?45%的TBP，5%?35%的仲辛醇，5%?35%的煤油。所述P350為甲基膦酸二甲庚酯，所述TBP為磷酸三丁酯。
[0012]在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方案中，所述復(fù)合萃取劑的具體組成的重量百分比優(yōu)選為:10%?25%的P350，25%?35%的TBP，15%?25%的仲辛醇，15%?30%的煤油。
[0013]本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用所述復(fù)合萃取劑從鈦氯化煙塵和/或熔鹽氯化渣中提取鈧的方法，其具體步驟如下:
[0014](I)向鈦氯化煙塵和/或鈦熔鹽氯化渣中加入水進(jìn)行浸取8_12h，過濾，得濾液和濾渣；
[0015](2)對步驟(I)中得到的濾渣中加入氯化鈣，進(jìn)行焙燒，然后向焙燒后的濾渣中再次加入鹽酸溶液進(jìn)行浸取8-12h，過濾，得濾液；
[0016](3 )將步驟(I)和(2 )中獲得的濾液合并，采用所述復(fù)合萃取劑進(jìn)行萃取，得萃取液；
[0017](4)采用硝酸對所述萃取液進(jìn)行反萃，向反萃液中加入堿液進(jìn)行沉淀，過濾得鈧堿餅；
[0018](5)適量酸液完全溶解鈧堿餅，向溶液中加入N235進(jìn)行萃取,得萃余液；
[0019](6)向萃余液中加入草酸與酒石酸的混合溶液，離心甩干，得沉淀；
[0020](7)將步驟(6)所得沉淀重復(fù)進(jìn)行步驟(5)和(6)得精制鈧沉淀，對沉淀進(jìn)行灼燒，即得氧化鈧。
[0021]進(jìn)一步地，在步驟(I)中，所述鈦氯化煙塵和/或鈦熔鹽氯化渣與水的重量體積比為lkg:2?3L。在步驟(2)中，所述濾渣與氯化鈣的重量比1:0.5?2，所述焙燒溫度為550°C?950°C，所述鈦氯化煙塵和/或鈦熔鹽氯化渣與水的重量體積比為Ikg:2?3L。
[0022]進(jìn)一步地，在步驟(3)中，所述濾液與復(fù)合萃取劑的體積比為1:0.25?2.5。
[0023]進(jìn)一步地，在步驟(4)中，所述萃取液與硝酸的體積比為1:0.5?3.0 ;所述硝酸為2.0?6.0M ;所述反萃液與堿液的體積比為1:0.5?2.5 ;所述堿液為2.0M的NaOH溶液、2.0M的KOH溶液、2.0M的Na2CO3溶液或2.0M的氨水；更優(yōu)選的是2.0M的NaOH溶液。
[0024]進(jìn)一步地，在步驟(5)中，所述酸液為鹽酸溶液；所述N235與溶液的體積比為1:0.1?2 ;所述N235為三(辛一癸)烷基叔胺。
[0025]進(jìn)一步地，在步驟(6)中，所述草酸與酒石酸的混合溶液中草酸和酒石酸的濃度均為0.5M，體積比為草酸:酒石酸2:1。所述萃余液與草酸與酒石酸的混合溶液的體積比為1:0.1 ?2。
[0026]進(jìn)一步地，在步驟(7)中，所述灼燒溫度為650°C?950°C。[0027]本發(fā)明采用的復(fù)合萃取劑，不但提高鈧的萃取率和鈧的選擇性，鈧萃取率93%，同時易于反萃，提聞反萃率，銳反萃率聞于94%,不形成二項，分相容易。
[0028]高鈦渣氯化制取四氯化鈦、海綿鈦時的氯化煙塵或熔鹽氯化渣的成分復(fù)雜，鈧的含量低，非主成分，對萃取提出了較高的難度。本發(fā)明的提取方法采用一次直接水浸，焙燒后二次鹽酸浸取來提高浸出率，鈧浸出率超過96%，同時減少使用酸，便于工業(yè)化生產(chǎn)，鈧總回收率高，鈧總回收率超過85%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1本發(fā)明所述鈧的提取工藝流程圖【具體實施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖以及進(jìn)一步的詳細(xì)說明來舉例說明本發(fā)明。需要指出的是，以下說明僅僅是對本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)方案的舉例說明，并非對這些技術(shù)方案的任何限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求書記載的內(nèi)容為準(zhǔn)。
[0031]實施例1
[0032](I)向IOOkg的鈦氯化煙塵(鈧含量為0.080%)中加入200L水進(jìn)行浸取8h，過濾，得濾液190L和濾渣45kg ；
[0033](2)對濾渣加入45kg氯化鈣進(jìn)行焙燒，然后向焙燒后的濾渣中再次加入6M鹽酸溶液90L進(jìn)行浸取8h，過濾，得濾液85L和濾渣24kg (鈧含量為0.0092%)，鈧浸出率97.24% ；
[0034](3)將濾液合并(氯含量325g/L)，向濾液中加入150L的復(fù)合萃取劑進(jìn)行萃取，得萃余液275L(鈧含量為12mg/L)，鈧萃取率95.69% ;復(fù)合萃取劑的重量比為10%的P350，35%的TBP，20%的仲辛醇，余量為煤油
[0035](4)向萃取劑中加入5.0M硝酸40L進(jìn)行反萃，反萃液鈧含量為1.75g/L,鈧反萃率95.51%;向反萃液中加入2.0M的NaOH溶液100L進(jìn)行沉淀，過濾得鈧堿餅2150g (鈧含量為 3.27%)；
[0036](5)向鈧堿餅加入5.0L的2.0M HCl溶解，向溶液中加入N235進(jìn)行萃取，得萃余液5L ；
[0037](6)向萃余液中加入0.5M的草酸溶液2L與0.5M的酒石酸溶液IL沉淀鈧，離心甩
干，得草酸鈧；
[0038](7)將步驟(6)所得沉淀重復(fù)進(jìn)行步驟(5)和(6)得精制鈧沉淀，對沉淀進(jìn)行灼燒，即得99.99%氧化鈧213.4克，鈧總回收率86.88%。
[0039]實施例2-10
[0040]方法同實施例1，具體參數(shù)及效果見下表:
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種鈧的復(fù)合萃取劑，其用于從鈧的溶液中提取鈧，其特征在于，具體組分的重量百分比為:5%?35%的P350，15%?45%的TBP，5%?35%的仲辛醇，5%?35%的煤油。所述P350為甲基膦酸二甲庚酯，所述TBP為磷酸三丁酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合萃取劑，其特征在于，所述復(fù)合萃取劑的具體組成的重量百分比優(yōu)選為:10%?25%的P350，25%?35%的TBP，15%?25%的仲辛醇，15%?30%的煤油。
3.一種利用權(quán)利要求1所述的復(fù)合萃取劑從鈦氯化煙塵和/或熔鹽氯化渣中提取鈧的方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)向鈦氯化煙塵和/或鈦熔鹽氯化洛中加入水進(jìn)行浸取8-12h,過濾,得濾液和濾洛； (2)對步驟(I)中得到的濾渣中加入氯化鈣，進(jìn)行焙燒，然后向焙燒后的濾渣中再次加入鹽酸溶液進(jìn)行浸取8-12h，過濾，得濾液； (3)將步驟(I)和(2)中獲得的濾液合并，采用所述復(fù)合萃取劑進(jìn)行萃取，得萃取液； (4)采用硝酸對所述萃取液進(jìn)行反萃，向反萃液中加入堿液進(jìn)行沉淀，過濾得鈧堿餅； (5)適量酸液完全溶解鈧堿餅，向溶液中加入N235進(jìn)行萃取，得萃余液； (6)向萃余液中加入 草酸與酒石酸的混合溶液，離心甩干，得沉淀； (7)將步驟(6)所得沉淀重復(fù)進(jìn)行步驟(5)和(6)得精制鈧沉淀，對沉淀進(jìn)行灼燒，即得氧化鈧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述提取鈧的方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述鈦氯化煙塵和/或鈦熔鹽氯化渣與水的重量體積比為Ikg:2?3L。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述提取鈧的方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述濾渣與氯化鈣的重量比1:0.5?2，所述焙燒溫度為550°C?950°C，所述鈦氯化煙塵和/或鈦熔鹽氯化渣與水的重量體積比為Ikg:2?3L。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述提取鈧的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述濾液與復(fù)合萃取劑的體積比為1:0.25?2.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述提取鈧的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述萃取液與硝酸的體積比為1:0.5?3.0 ;所述硝酸為2.0?6.0M ;所述反萃液與堿液的體積比為1:0.5?2.5 ;所述堿液為2.0M的NaOH溶液、2.0M的KOH溶液、2.0M的Na2CO3溶液或2.0M的氨水；更優(yōu)選的是2.0M的NaOH溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述提取鈧的方法，其特征在于，在步驟(5)中，所述酸液為鹽酸溶液；所述N235與溶液的體積比為1:0.1?2。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述提取鈧的方法，其特征在于，在步驟(6)中，所述草酸與酒石酸的混合溶液中草酸和酒石酸的濃度均為0.5M，體積比為草酸:酒石酸2:1。所述萃余液與草酸與酒石酸的混合溶液的體積比為1:0.1?2。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述提取鈧的方法，其特征在于，在步驟(7)中，所述灼燒溫度為650O?950O。
【文檔編號】C22B7/00GK103436700SQ201310360181
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】李斌, 龔凌云 申請人:連云港市麗港稀土實業(yè)有限公司