[发明专利]以氯化烟尘制备氧化钪的方法

说明书

本发明公开了一种以氯化烟尘制备氧化钪的方法，包括氧化钪富集工艺和精制工艺，氧化钪富集工艺：首先将收集的氯化烟尘原料缓慢加入稀盐酸中反应1~2小时后，加入铁粉再搅拌15分钟，趁热压滤，得到滤液，其次将产生的滤液使用有机相萃取后分相，取有机相使用稀盐酸酸洗后分相反萃沉淀得到第一次氧化钪富集物；氧化钪精制工艺：首先将得到的第一次富集料使用稀盐酸溶解，加入草酸溶液沉淀，抽滤，煅烧制得第二次氧化钪富集物，其次采用盐酸溶液溶解第二次氧化钪富集物，然后进行萃取，酸洗，加入氨水反萃，并在萃取液中加入草酸进行沉淀，过滤，将沉淀物干燥焙烧制得纯度可达99.9%氧化钪产品。

技术领域

本发明涉及一种以氯化烟尘制备氧化钪的方法，属于稀土金属技术领域。

背景技术

氧化钪（Sc₂O₃）是钪制品中较为重要的产品之一，它的物化性质与稀土氧化物（如La₂O₃、Y₂O₃等）相近，故在生产中采用的工艺技术基本相似。Sc₂O₃是生产金属钪及多种钪合金（Al-S_c、Al-Z_r-S_c系列）的原料，这些钪制品具有实用价值和经济价值，是现代新材料。由于Sc₂O₃具有一些特性，所以在铝合金、电光源、激光、催化剂、激活剂、陶瓷和宇航等方面有很好的应用前景，其发展前景十分广阔。

钪是典型的分散亲石元素，但并不稀有，它在地壳的丰度约为22-30ppm。在自然界中，钪不受氧化还原影响，很难还原为金属，很少能形成显著的富矿床，而是广泛地分散于各种造岩矿物中（特别是镁和铁的硅酸盐）和含钪矿物中。自然界含钪的矿物多达800多种，但Sc₂O₃含量很稀少，目前已知的含钪主矿物仅有钪钇矿、水磷钪矿、铍硅钪矿、锆钪钇矿和铁硅酸稀金矿等少数几种，且矿源很少，在自然界中非常罕见。钪主要以类质同象的形式存在如钛铁矿、锆铁矿、锆英石、铝土矿、稀土矿、钒钛磁铁矿、钨矿、锡矿和煤等矿物中，当处理这些矿物时，钪主要富集于提取主金属后的废渣和废液中，这是目前用于提钪的原料来源。

全球钪的资源极为丰富，据不完全统计，工业储量约200万吨（以金属钪计），其中90%以上存在于铝土矿、磷铁岩及钛铁矿物中，少部分在铀、钨、稀土矿物中。钪主要分布在中国、俄罗斯、塔吉克斯坦、美国、澳大利亚加等国，中国钪资源极为丰富，工业储量约65万吨，占世界总工业储量约35%。

我国与钪有关的矿产储量都非常巨大，如铝土矿和磷铁岩矿床，中南斑岩型和石英脉型钨矿床，华南稀土矿、内蒙古白云鄂博稀土铁矿床，四川攀枝花钒钛磁铁矿床和广西贫锰矿中都含有相当数量的钪，在处理上述矿物的过程中，钪富集于冶炼的废渣和废液中，变成环境的污染物。中国是铝的生产大国，在铝土矿提取铝的过程中，钪富集于氧化铝厂的赤泥废渣中，每年有几百万吨甚至上千万吨赤泥需无害化堆放，占地面积很大，堆放渣场成本很高，是氧化铝工业发展的一大难题。目前中国钛白粉的产能接近300万吨，除锦州钛白粉等少数几家用氯化法生产外，其余都是硫酸法。以钒钛磁铁矿为原料，用硫酸法生产钛白粉时，钪富集于钛白粉生产过程中的水解废酸中，每吨钛白粉产生的废酸约6-7m³，每立方米的废酸约含Sc₂O₃为10-20克，因此每年产生的废酸约2000万吨，对环境造成极大的污染。我国目前的氧化钪产品主要从钛白企业的废酸中提取。氯化法钛白粉生产的原料为利用钛精矿冶炼成高钛渣，再由高钛渣氯化冶炼为四氯化钛，钛精矿中的钪富集于高钛渣中，再富集于四氯化钛生产过程中的烟尘，使钪得到很高的富集，使氯化烟尘中含钪约为0.03-0.14%，是提钪很好的原料。然而在钪富集过程中，钪和其他金属都变成了氯化物，同时还含有很高的氯离子，使烟尘受到极大的污染，目前钛冶炼的氯化烟尘还没有很好的处置办法，处理不好，对环境的污染极为严重。