[发明专利]一种从钛白废水中规模化回收钪的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种工业废水中有价元素的大规模回收方法，具体涉及的是钛白粉生产过程中产生的钛白废酸水中规模化回收钪的方法。

背景技术

钪是一种稀土元素，主要从钛铁沙、钨矿、锡矿、磷矿、稀土矿、铝土矿、锆精矿等中提取。钪主要富集在这些钪处理过程中的废水及废渣中，由于含量低（10-20mg/L氧化钪），处理量大，技术要求高，因此从废水中回收钪没有得到推广。

氧化钪和金属钪有着特殊的性质，在高科技领域应用广泛。如核技术、激光器，电池材料、萤光材料、高强铝合金等。有着不可替代的作用，因此规模化的提取钪，降低生产成本，意义非常重大。

钛铁矿是生产钛白粉的原料，在硫酸法处理过程中，钪富集在了废水中，含量一般为5～20mg/L Sc₂O₃，回收过程：首先是初级富集，然后是分离净化提纯。富集阶段，采用的工艺主要是用P204作为萃取剂，存在钪与其它杂质分离不好，反萃困难等不足，另外，P507与P204虽然同为酸类萃取剂，但是由于P507产品面市较晚，价格高，以前没有人系统研究P507替换P204的好处，因此一直以来本领域技术人员长期以P204作为钪回收的萃取剂。目前钛白粉厂的产量相比10年前已扩大了100倍，一个10万吨/年的厂，每天的废水排放量达到1000-1200m³，如此大的废水量，不能贮存，而长期以来，规模化提钪技术中使用塑料萃取槽或搪瓷反应釜，存在处理量小、效率不高的问题，因此，选择合适的处理设备成了规模化提钪的当务之急。

发明内容

本发明旨在克服现有技术中的不足，提供一种从钛白废水中规模化回收钪的方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述从钛白废水中规模化回收钪的方法，包括如下步骤：

1）将管道混合器与离心萃取机连接；

2）在管道混合器中用萃取剂富集废水中的氧化钪；

3）经过步骤2）处理的废水流入离心萃取机后，用萃取剂进一步萃取；

4）用含H₂O₂的硫酸液洗涤萃取后的有机相，所述含H₂O₂的硫酸液中，H₂O₂的质量浓度为1～5%，硫酸的浓度为2～8 mol/L，其中，相比O/A= 1/1～4，萃取级数n=1～30；

5） 用1~5mol/L氢氧化钠反萃洗涤后的有机相，反萃相比O/A为1:1～5，反应温度为50℃～90℃；

6）反萃后的有机相经H₂SO₄洗涤后返回管道混合器使用；将步骤（5）中生成的反萃物用酸溶解，并加入络合剂，溶液过滤；

7）滤液用草酸沉淀，灼烧获取纯度为98%的氧化钪；

其中，步骤（2）和（3）所述的萃取剂包括如下体积百分浓度的组分：P507  5～50% ，其余为煤油；萃取中相比O/A=1/5～100，萃取级数n=1～6，平衡时间为4～30秒。

另外，所述管道混合器为￠230～300mm×1.2～1.5mm的管道混合器，所述离心萃取机是通量为30～50 m³/h的离心萃取机，两者通过塑料管连接, 管道混合器与离心萃取机为市售；步骤6）中反萃后的有机相是经1～4mol/L H₂SO₄洗涤后返回管道混合器使用；步骤（6）中所述溶解步骤（5）生成的反萃物的酸为盐酸或硝酸，所述络合剂为酒石酸或EDTA，酒石酸或EDTA的加入量1～5%。

本发明方法回收的氧化钪可进一步精制提纯。

下面结合方法原理及有益效果对本发明作进一步说明：

首先，本发明将离心萃取机和管道混合器配合使用，实现了快速萃取，快速油水分离澄清，大大地减少了生产场地面积，减少了废水中油的含量，达到废水排放要求，从而实现规模化氧化钪的生产。

混合器的作用是将有机萃取剂同料液快速混合，混合器的作用很多，在本发明的方法中只是用作萃取器用。离心萃取机的作用有两个，一是进一步混合、萃取，二是油、水快速分离。其原理是在机械离心力的作用下使油水分离，采用离心萃取，油水分离可以使废水中的有机物降低至＜100PPm，而普通的萃取槽中油水分离是靠重力，因此本发明的效率显著提高。