[发明专利]一种从赤泥中富集钪的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从赤泥中富集钪的方法，属于有色冶金技术领域。

背景技术

钪是稀土元素的一种，广泛应用于冶金、化工、航天、电光源等领域。氧化钪主要应用于高效多功能激光器、固体电解质、特种陶瓷等，钪的各种中间合金如铝、镁基中间合金是生产导弹和各种航天器、汽车、船舶等的特种合金，而金属钪主要应用于光学工程，如生产大型卤素灯及太阳能蓄电池等。

国内钪资源主要存在于铝土矿和磷状块岩、钒钛磁铁矿、黑钨矿、稀土矿及锰矿中，其中铝土矿及磷状块岩中的钪储量占我国总钪储量的51％，是提取钪最主要的原料来源。

赤泥是铝土矿生产氧化铝后的固体残渣，每生产一吨氧化铝会产生0.8-1.5吨赤泥，目前世界上每年产生的赤泥在6000万吨，而中国每年就会产生3000万吨，在生产氧化铝的过程中铝土矿中98％以上的钪会保留在赤泥中，其中钪的含量在60-120g/t，而国际上一般认为钪含量在20-50g/t的矿物就具有利用价值。故而赤泥被认为是钪最主要的原料来源。

从赤泥中提取钪主要是通过酸浸-萃取的方法，采取的浸出剂一般为盐酸和硝酸，萃取工艺主要采用中性膦性萃取剂TBP、P204或P507等。赤泥中大量存在的铁铝硅等元素在酸浸的过程中也会被溶解，不仅消耗大量浸出剂，还会对后续萃取工艺造成极其不利的影响。如铁会在萃取时与钪发生竞争萃取，影响钪的萃取率，硅铝的存在会使萃取产生极为严重的乳化现象，使萃取过程难以进行。故而在萃取前一般要求必须除去溶液中的铁铝硅等杂质，实现钪与铁铝硅等杂质的分离。

研究表明赤泥除铁一般采用两种方法，一种是对赤泥采用还原焙烧或还原熔炼，将铁转变成金属铁粉或者铁水以达到脱除的目的。这种方法对铁含量较高的赤泥比较适用，但并未考虑钪在整个工艺中的状态和走向，目前也缺乏对赤泥除铁后的非磁性物中钪提取的研究；另一种除铁方法是将赤泥酸解后对含铁浸出液进行处理，或将Fe³⁺转化成Fe²⁺，利用Fe²⁺不易被萃取的特点，实现钪、铁分离的目的，或使Fe³⁺生成沉淀过滤除去。冯春晖等在《云南某稀土矿提取氧化钪的研究》(云南冶金第34卷第3期)中公开了向含铁、稀土的浸出液加入NaClO₃和Na₂SO₄，通过加热并调节pH值将Fe³⁺转变成变成铁矾沉淀，过滤除去，实现钪与铁的分离。通过浸出后再除铁的方法会消耗大量的浸出剂，对于处理铁含量较高的赤泥并不经济合算，且同时也会增加后续处理的成本。

此外，要实现萃取前钪与铝的分离，一般是对赤泥进行碱液浸出，利用氧化铝能被碱液浸出而氧化钪不被浸出的特点，实现钪与铝的分离。王克勤等在《山西拜耳法赤泥脱铝提取氧化钪的研究》(稀土第33卷第23期)文中讨论了通过对赤泥进行烧结-碱浸，使赤泥中的铝转变成铝酸钠溶液，而钪保留在浸出渣中，实现钪和铝分离的目的，后续再对除铝后的浸出渣进行钪的酸浸-萃取分离提取。但是这种方法成本高，工艺复杂，且除铝渣中的硅含量较高，在钪的萃取之前未对这部分硅进行脱除，故而未能消除硅在钪的萃取时产生的不利影响。

而目前对含钪液萃取前的脱硅研究较少。邓海霞等在《赤泥盐酸浸出液中钪的萃取》(太原理工大学硕士学位论文)文中讨论了对浸出液进行加温凝聚-晶种絮凝处理，使可溶性硅胶变成硅胶沉淀，而钪保留在溶液中，达到钪与硅分离的目的，但是这种方法脱硅率只达到了70％，且生成硅胶沉淀的同时会夹带一部分钪，造成钪的损失。

以上技术均只对赤泥中铁、铝、硅等中的某一组分进行脱除并与钪分离，均未探索出在钪的提取工艺中能同时或连续地脱除这三种杂质、使钪富集的方法，不能很好的消除这些杂质对钪的酸浸-萃取工艺产生的不利影响，故而在使用时依然有较大的局限性。

发明内容

本发明旨在提供一种能够处理方法，能够克服现有技术的不足，实现钪与铁铝硅的分离并同时实现钪的逐级富集，为钪的后续酸浸-萃取提供一种优良的原料，同时能够有效的消除这三种杂质对钪的提取工艺造成的不利影响。该方法具有极强的实用性，工艺简单，操作方便，能够大大减少钪的生产成本，除杂的同时将铁、铝、硅加工成产品还可并创造额外的经济价值。

本发明一种从赤泥中富集钪的方法包括以下步骤：

步骤一：还原焙烧-磁选除铁