以銳鈦礦原礦富集的粗鈧為原料制備提純鈧的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以銳鈦礦原礦富集的粗鈧為原料制備提純鈧的方法，包括：首先用稀硫酸將銳鈦礦原礦富集的粗鈧?cè)芙庵苽淞弦海蝗缓髮⒑蠧yanex925或者Cyanex921萃取劑的有機(jī)相對(duì)所述料液進(jìn)行萃取得到含鈧萃取液，并用反萃取液反萃取所述含鈧萃取液中的鈧元素，得到精鈧?cè)芤?；最后用草酸將精鈧?cè)芤撼恋?，灼燒后得到精鈧。本發(fā)明方法用萃取的方法進(jìn)行鈧的提純，可減少化學(xué)除雜的過(guò)程，化工原料消耗少，鈧的收率大于90%。
【專利說(shuō)明】以銳鈦礦原礦富集的粗鈧為原料制備提純鈧的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈧的提純方法，具體而言，涉及一種硫酸介質(zhì)中，以銳鈦礦原礦富集的粗鈧為原料，高效除雜并提純鈧的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鈧元素被譽(yù)為“光明之神”，廣泛應(yīng)用于高科技領(lǐng)域，比如新型鹵化物燈，激光晶體釓鈧鎵石榴石(GSGG)、高溫超導(dǎo)和鋁鈧合金、鈧穩(wěn)定氧化鋯等。鈧在地殼中的豐度為22~30ppm，在稀土中僅次于鑭、鈰、釹、釔，占第五位。比常見金屬金銀鉛豐富，但分布稀散，獨(dú)立礦藏極少，主要伴生于稀土礦、鋁土礦、鎢礦、鈦礦等等。加之鈧的富集和提純困難，鈧的市場(chǎng)價(jià)格聞昂。
[0003]溶劑萃取法是回收和初步提純的較為有效的方法。目前回收和提純鈧的流程基本相似，即采用萃取劑P204、P507進(jìn)行初步富集(回收)得到粗鈧(也可稱為鈧富集物)，化學(xué)法除雜后，用萃取劑TBP或者P350進(jìn)一步提純，再用草酸沉淀、灼燒得氧化鈧產(chǎn)品。但是TBP或P350不能在硫酸介質(zhì)中提純鈧，且在鹽酸或者硝酸介質(zhì)中對(duì)鐵(III)、鈦等雜質(zhì)選擇性不高，需要在萃取法提純鈧之前先進(jìn)行化學(xué)法除雜。
[0004]以銳鈦礦原礦富集的粗鈧，雜質(zhì)含量高，用化學(xué)法除雜，鈧的收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種以銳鈦礦原礦富集的粗鈧為原料制備提純鈧的方法，能夠減少化學(xué)法除鐵、鋁、鈦、鋯等雜質(zhì)的過(guò)程；鈧的收率高，萃取現(xiàn)象好。具體包括以下步驟:
1)硫酸溶解:用稀硫酸將粗鈧?cè)芙?，制備料液?br> 2)萃取、洗滌和反萃:將萃取劑與有機(jī)溶劑混合，得到有機(jī)相；使用所述有機(jī)相對(duì)料液進(jìn)行萃取得到含鈧有機(jī)相；在用洗滌液洗滌含鈧有機(jī)相中的雜質(zhì)得到凈化有機(jī)相，用反萃取液反萃所述凈化有機(jī)相中的鈧元素，得到精鈧?cè)芤海?br> 3)沉淀和灼燒:用草酸將所述精鈧?cè)芤褐械拟傇爻恋?，?duì)所述沉淀進(jìn)行灼燒，得到精鈧。
[0006]優(yōu)選的，所述鈧富集物中鈧化合物為選自氧化鈧、氫氧化鈧和硫酸鈧中的一種或多種。所述稀硫酸的濃度范圍為0.f 6 mol/L。
[0007]優(yōu)選的，所述原料液中鈧的濃度為0.05~80g/L，硫酸濃度為0.1~4 mol/L。
[0008]優(yōu)選的，所述萃取劑選自Cyanex 925或者Cyanex 921。
[0009]優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為烷烴或芳烴，優(yōu)選為磺化煤油、環(huán)己烷或二甲苯。
[0010]優(yōu)選的，在有機(jī)相中，萃取劑與有機(jī)溶劑的體積比為1~30:70~99。
[0011]優(yōu)選的，所述洗滌液為0.05~3 mol/L硝酸、鹽酸或硫酸；所述反萃液為
0.0rimol/L氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉或者草酸鈉。
[0012]優(yōu)選的，所述萃取級(jí)數(shù)為f 5級(jí)；洗滌級(jí)數(shù)為廣8級(jí)；反萃取級(jí)數(shù)為f 5級(jí)。[0013]優(yōu)選的，所述有機(jī)相、原料液、洗滌液和反萃取液流量比為0.5^15:5:0.25^1:
0.25~2。
[0014]根據(jù)本發(fā)明提供的鈧的提純方法，所述粗鈧來(lái)自從銳鈦礦原礦富集的粗鈧，其特征是鐵(III)的含量較高，大于20%。本發(fā)明提供的鈧的提純方法的原料也可以是從赤泥中P204 (或P507)萃取回收的0.1~5%粗鈧經(jīng)過(guò)化學(xué)法除雜或者P204 (或P507) 二次萃取除雜后的I飛0%粗鈧。
[0015]根據(jù)本發(fā)明提供的提純鈧的方法，所述萃取劑選自Cyanex 925或者Cyanex 921。支鏈三烷基氧膦Cyanex 925和直鏈三烷基氧膦Cyanex 921對(duì)鈧萃取率高，除雜效果好。提純過(guò)程中減少了化學(xué)除雜的過(guò)程，由此減少了酸堿的消耗量，并保證了鈧的收率。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0017]實(shí)施例1
配制原料液:取銳鈦礦原礦富集的粗鈧濕渣(水分32%)，加入2.8mol/L硫酸，加熱溶解，過(guò)濾后得浸出液，調(diào)整自由硫酸濃度后作為萃取操作的原料液。經(jīng)過(guò)分析，原料液的成分為=Sc2O3 10 g/L，Ti02 0.4 g/L, Fe2O3 (三價(jià))25 g/L, Al2O3 1.0 g/L，自由硫酸 0.8 mol/L0
[0018]配制有機(jī)相:取Cyanex 925萃取劑100 mL溶于900 mL磺化煤油中，此時(shí)有機(jī)相體積組成為10 % Cyanex 925-90%磺化煤油。
[0019]萃取、洗滌和反萃:整個(gè)萃取過(guò)程采用分液漏斗模擬分餾萃取，包括3級(jí)萃取、5級(jí)洗滌和5級(jí)反萃。有機(jī)相從第I級(jí)加入；原料液從第3級(jí)加入；洗滌液采用1.5 mol/L硫酸，從第8級(jí)加入；反萃取液采用0.01 mol/L氫氧化鈉溶液，從第13級(jí)加入。有機(jī)相、原料液、洗滌液、反萃取液的流量比為1:1.4:0.5:1.0?；旌蠒r(shí)間為8分鐘。提純的精鈧?cè)芤航?jīng)過(guò)草酸沉淀，灼燒制得精鈧，純度達(dá)到90%。鈧的收率達(dá)到95%。有機(jī)相循環(huán)使用，萃取性能穩(wěn)定。
[0020]實(shí)施例2
配制原料液:同實(shí)施例1。
[0021]配制有機(jī)相:取Cyanex 925萃取劑0.5 L溶于9.5 L磺化煤油中，此時(shí)有機(jī)相體積組成為5 % Cyanex 925-95%磺化煤油。
[0022]萃取、洗滌和反萃:整個(gè)萃取過(guò)程采用混合澄清槽進(jìn)行萃取，包括4級(jí)萃取、6級(jí)洗滌和5級(jí)反萃。有機(jī)相從第I級(jí)加入；原料液從第4級(jí)加入；洗滌液采用2.5 mol/L硫酸，從第10級(jí)加入；反萃取液采用0.2 mol/L碳酸鈉，從第15級(jí)加入。有機(jī)相、原料液、洗滌液、反萃取液的流量比為2:1.5:0.5:1.0?；旌蠒r(shí)間為5分鐘。提純的精鈧?cè)芤航?jīng)過(guò)草酸沉淀，灼燒得到精鈧。鈧的收率達(dá)到95%。
[0023]實(shí)施例3
配制原料液:取從赤泥中富集的粗鈧濕渣(水分40%)，加入1.9mol/L硫酸，加熱溶解，過(guò)濾后得浸出液，作為萃取操作的原料液。經(jīng)過(guò)分析，原料液的成分為:Sc2O3 18 g/L, TiO22.6 g/L, Fe2O3 (三價(jià))35 g/L, Al2O3 35 g/L,自由硫酸 1.5 mol/L。[0024]配制有機(jī)相:取Cyanex 921萃取劑50m L溶于950mL 二甲苯中，此時(shí)有機(jī)相體積組成為 5 % Cyanex 921-95% 二甲苯。
[0025]萃取、洗滌和反萃:整個(gè)萃取過(guò)程采用分液漏斗模擬分餾萃取，包括4級(jí)萃取、4級(jí)洗滌和4級(jí)反萃。有機(jī)相從第I級(jí)加入；原料液從第4級(jí)加入；洗滌液采用0.1 mol/L硝酸，從第8級(jí)加入；反萃取液采用0.4 mol/L草酸鈉，從第12級(jí)加入。有機(jī)相、原料液、洗滌液、反萃取液的流量比為4:1.2:1.0:1.5。提純的精鈧?cè)芤航?jīng)過(guò)調(diào)整酸度后，草酸沉淀，灼燒得到精鈧。鈧的收率達(dá)到91%。 [0026]以上對(duì)本發(fā)明提供的鈧的提純方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種以銳鈦礦原礦富集的粗鈧為原料制備提純鈧的方法，包括以下步驟: 1)硫酸溶解:用稀硫酸將粗鈧?cè)芙猓苽淞弦海? 2)萃取、洗滌和反萃:將萃取劑與有機(jī)溶劑混合，得到有機(jī)相；使用所述有機(jī)相對(duì)料液進(jìn)行萃取得到含鈧有機(jī)相；在用洗滌液洗滌含鈧有機(jī)相中的雜質(zhì)得到凈化有機(jī)相，用反萃取液反萃所述凈化有機(jī)相中的鈧元素，得到精鈧?cè)芤海? 3)沉淀和灼燒:用草酸將所述精鈧?cè)芤褐械拟傇爻恋?，?duì)所述沉淀進(jìn)行灼燒，得到精鈧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述粗鈧為從銳鈦礦原礦富集的粗鈧，其中鈧以氧化鈧、氫氧化鈧和硫酸鈧中的一種或多種形式存在于鈧富集物中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述稀硫酸的濃度范圍為0.1~6 mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述料液中鈧的濃度為0.05、0g/L，自由硫酸濃度為 0.1~4 mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述萃取劑選自Cyanex925或者Cyanex 921。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機(jī)溶劑選自磺化煤油，環(huán)己烷選自二甲苯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機(jī)相中萃取劑與有機(jī)溶劑的體積比為1~30: 99~70。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述洗滌液為0.05~3 mol/L硝酸、鹽酸或硫酸；所述反萃液為0.0rimol/L氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉或者草酸鈉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述萃取級(jí)數(shù)為1~5級(jí)；洗滌級(jí)數(shù)為廣8級(jí)；反萃取級(jí)數(shù)為1、級(jí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機(jī)相、原料液、洗滌液和反萃取液流量比為 0.5~15:1~5:0.25~I:0.25~2。
【文檔編號(hào)】C22B3/26GK103667748SQ201310739227
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】王艷良, 戴啟鳳, 高利坤, 洪志 申請(qǐng)人:貴州鑫亞礦業(yè)有限公司