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溶解制備料液；然后將含有Cyanex925或者Cyanex921萃取劑的有機相對所述料液進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，得到精鈧溶液；最后用草酸將精鈧溶液沉淀，灼燒后得到精鈧。本發明方法用萃取的方法進行鈧的提純，可減少化學除雜的過程，化工原料消耗少，鈧的收率大于90%。
【專利說明】以銳鈦礦原礦富集的粗鈧為原料制備提純鈧的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鈧的提純方法，具體而言，涉及一種硫酸介質中，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】
[0002]鈧元素被譽為“光明之神”，廣泛應用于高科技領域，比如新型鹵化物燈，激光晶體釓鈧鎵石榴石(GSGG)、高溫超導和鋁鈧合金、鈧穩定氧化鋯等。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，鈧的市場價格聞昂。
[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進行初步富集(回收)得到粗鈧(也可稱為鈧富集物)，化學法除雜后，用萃取劑TBP或者P350進一步提純，再用草酸沉淀、灼燒得氧化鈧產品。但是TBP或P350不能在硫酸介質中提純鈧，且在鹽酸或者硝酸介質中對鐵(III)、鈦等雜質選擇性不高，需要在萃取法提純鈧之前先進行化學法除雜。
[0004]以銳鈦礦原礦富集的粗鈧，雜質含量高，用化學法除雜，鈧的收率低。
【發明內容】
[0005]本發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，能夠減少化學法除鐵、鋁、鈦、鋯等雜質的過程；鈧的收率高，萃取現象好。具體包括以下步驟:
1)硫酸溶解:用稀硫酸將粗鈧溶解，制備料液；
2)萃取、洗滌和反萃:將萃取劑與有機溶劑混合，得到有機相；使用所述有機相對料液進行萃取得到含鈧有機相；在用洗滌液洗滌含鈧有機相中的雜質得到凈化有機相，用反萃取液反萃所述凈化有機相中的鈧元素，得到精鈧溶液；
3)沉淀和灼燒:用草酸將所述精鈧溶液中的鈧元素沉淀，對所述沉淀進行灼燒，得到精鈧。
[0006]優選的，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]優選的，所述萃取劑選自Cyanex 925或者Cyanex 921。
[0009]優選的，所述有機溶劑為烷烴或芳烴，優選為磺化煤油、環己烷或二甲苯。
[0010]優選的，在有機相中，萃取劑與有機溶劑的體積比為1~30:70~99。
[0011]優選的，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]優選的，所述萃取級數為f 5級；洗滌級數為廣8級；反萃取級數為f 5級。[0013]優選的，所述有機相、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]根據本發明提供的鈧的提純方法，所述粗鈧來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%粗鈧經過化學法除雜或者P204 (或P507) 二次萃取除雜后的I飛0%粗鈧。
[0015]根據本發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對鈧萃取率高，除雜效果好。提純過程中減少了化學除雜的過程，由此減少了酸堿的消耗量，并保證了鈧的收率。
【具體實施方式】
[0016]為了進一步了解本發明，下面對本發明的優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點而不是對本發明權利要求的限制。
[0017]實施例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，過濾后得浸出液，調整自由硫酸濃度后作為萃取操作的原料液。經過分析，原料液的成分為=Sc2O3 10 g/L，Ti02 0.4 g/L, Fe2O3 (三價)25 g/L, Al2O3 1.0 g/L，自由硫酸 0.8 mol/L0
[0018]配制有機相:取Cyanex 925萃取劑100 mL溶于900 mL磺化煤油中，此時有機相體積組成為10 % Cyanex 925-90%磺化煤油。
[0019]萃取、洗滌和反萃:整個萃取過程采用分液漏斗模擬分餾萃取，包括3級萃取、5級洗滌和5級反萃。有機相從第I級加入；原料液從第3級加入；洗滌液采用1.5 mol/L硫酸，從第8級加入；反萃取液采用0.01 mol/L氫氧化鈉溶液，從第13級加入。有機相、原料液、洗滌液、反萃取液的流量比為1:1.4:0.5:1.0。混合時間為8分鐘。提純的精鈧溶液經過草酸沉淀，灼燒制得精鈧，純度達到90%。鈧的收率達到95%。有機相循環使用，萃取性能穩定。
[0020]實施例2
配制原料液:同實施例1。
[0021]配制有機相:取Cyanex 925萃取劑0.5 L溶于9.5 L磺化煤油中，此時有機相體積組成為5 % Cyanex 925-95%磺化煤油。
[0022]萃取、洗滌和反萃:整個萃取過程采用混合澄清槽進行萃取，包括4級萃取、6級洗滌和5級反萃。有機相從第I級加入；原料液從第4級加入；洗滌液采用2.5 mol/L硫酸，從第10級加入；反萃取液采用0.2 mol/L碳酸鈉，從第15級加入。有機相、原料液、洗滌液、反萃取液的流量比為2:1.5:0.5:1.0。混合時間為5分鐘。提純的精鈧溶液經過草酸沉淀，灼燒得到精鈧。鈧的收率達到95%。
[0023]實施例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，過濾后得浸出液，作為萃取操作的原料液。經過分析，原料液的成分為:Sc2O3 18 g/L, TiO22.6 g/L, Fe2O3 (三價)35 g/L, Al2O3 35 g/L,自由硫酸 1.5 mol/L。[0024]配制有機相:取Cyanex 921萃取劑50m L溶于950mL 二甲苯中，此時有機相體積組成為 5 % Cyanex 921-95% 二甲苯。
[0025]萃取、洗滌和反萃:整個萃取過程采用分液漏斗模擬分餾萃取，包括4級萃取、4級洗滌和4級反萃。有機相從第I級加入；原料液從第4級加入；洗滌液采用0.1 mol/L硝酸，從第8級加入；反萃取液采用0.4 mol/L草酸鈉，從第12級加入。有機相、原料液、洗滌液、反萃取液的流量比為4:1.2:1.0:1.5。提純的精鈧溶液經過調整酸度后，草酸沉淀，灼燒得到精鈧。鈧的收率達到91%。 [0026]以上對本發明提供的鈧的提純方法進行了詳細的介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
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:用稀硫酸將粗鈧溶解，制備料液； 2)萃取、洗滌和反萃:將萃取劑與有機溶劑混合，得到有機相；使用所述有機相對料液進行萃取得到含鈧有機相；在用洗滌液洗滌含鈧有機相中的雜質得到凈化有機相，用反萃取液反萃所述凈化有機相中的鈧元素，得到精鈧溶液； 3)沉淀和灼燒:用草酸將所述精鈧溶液中的鈧元素沉淀，對所述沉淀進行灼燒，得到精鈧。
2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的方法，其中，所述萃取劑選自Cyanex925或者Cyanex 921。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述有機溶劑選自磺化煤油，環己烷選自二甲苯。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述有機相中萃取劑與有機溶劑的體積比為1~30: 99~70。
8.根據權利要求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.根據權利要求1所述的方法，其中，所述萃取級數為1~5級；洗滌級數為廣8級；反萃取級數為1、級。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，所述有機相、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】C22B3/26GK103667748SQ201310739227
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】王艷良, 戴啟鳳, 高利坤, 洪志 申請人:貴州鑫亞礦業有限公司