中博快三平台

 |  | 
金屬鈧資源及我國回收利用技術
時間:2017年03月10日   信息來源:本站原創    【 字體:

我國是金屬鈧資源較為豐富的國家,其儲量居世界第一,已探知的含鈧礦物種類達800多種,這為今后我國大力開發利用金屬鈧資源奠定了物質基礎。因此,深人研究鈧的回收及提取工藝意義重大。我國鈧資源的提取主要為通過從生產鈦白粉的硫酸廢液與鈦生產過程中的氯化煙塵中回收利用。另外,國內有些廠家也在積極研究從氧化鋁赤泥、鎢渣、稀土、選礦尾礦等中提取和回收鈧。

1、鈧資源概況

    金屬鈧作為一種性能優越的稀有金屬最先是由瑞典化學家尼爾森(L. F. Nikon)于1879年從斯堪的納維亞(Scandinavia )半島的硅鈹釔礦和鈦硅酸稀金礦中發現的,因而被命名為Scandium,化學符號為Sc。

在地殼中,Sc的平均豐度達36x10-6 ,與金屬Be, Sr, As, Se, W等的豐度大致相當。Sc的平均豐度數據表明,其在地殼中的含量并不低。但是,金屬Sc的分布極為分散,絕大部分Sc結合其他稀土金屬,以化合物的形式分布在800多種含抗礦物中;也有少數混雜稀土金屬,形成自然界極稀少的獨立礦物。

 目前,富集于鎢錫礦、鈾釷礦、稀土礦、鉭鈮礦、鋁土礦、白云母和鈦鐵礦等副產品中的Sc,是自然界中具有工業意義的Sc資源,這些資源中Sc品位(按

Sc計)一般小于0.02%。全世界金屬鈧的工業總儲量為200萬t左右(以Sc計),其中,中國、美國和俄羅斯等國家的儲量較為豐富。我國金屬鈧的工業儲量約為65.7萬t,大致為世界總儲量的1 /3 。主要集中在鋁土礦、鎢礦床、鈦鐵礦和稀土礦床中。其中,在鋁土礦和磷塊巖中的儲量為29萬t左右,而在鎢礦床、鈦鐵礦和稀土礦中為26萬t左右。

2、我國鈧生產的典型工藝和技術

由于金屬鈧主要摻雜在各種礦物中,而且含量較低,考慮到資源利用的合理性和生產成本,獨立開采鈧礦是不適宜的,故一般是在提煉其它礦物的過程中綜合回收鈧,如從冶煉的廢渣、廢液和煙塵中分離、提純金屬鈧。其典型的回收工藝包括對原料進行預處理,采用HCl或H2SO4、浸出、萃取或離子交換、沉淀劑沉淀、灼燒,最終獲得純度較高的Sc203產品。

1)從鈦白粉生產的廢液中回收和提取鈧

我國生產的Sc203絕大部分來自鈦白粉廠。由于原礦中Sc含量較低,其質量分數一般只有80一120 g·t-1,因此在鈦白廢液中的含量也很低,其質量濃度一般不超過20 mg·L-1。而其它雜質元素的含量遠高于Sc的,如Fe的含量為Sc的3000倍,Ti, Mn的含量為Sc的100倍。目前,國內主要采用溶劑萃取分離、草酸沉淀的工藝路線從鈦白廢液中回收Sc。

2)從氧化鋁赤泥中回收鈧

    鋁土礦中伴生著地殼中3/4一4/5的鈧。生產氧化鋁時,超過98%的抗富集在赤泥中,其質量分數最高可達0.02%(按Sc203)。我國作為世界上產能最大的氧化鋁生產大國,每年赤泥的產出量高達數百萬噸,因此,如何綜合回收赤泥中的Sc成為國內科研工作者廣泛研究的課題。

    目前,我國主要采用酸浸出工藝從氧化鋁赤泥中提取鈧,包括用鹽酸浸出、硫酸浸出、硝酸浸出等,典型的工藝路線是先用硫酸和鹽酸等處理赤泥,再進行萃取,然后用草酸或酒石酸鉸進行沉淀、鍛燒,最后獲得Sc203

    長遠來看,釩鈦磁鐵礦和煉鋁的赤泥的礦量大、鈧總量較多,適于長期開發利用,將會是我國用于提取金屬鈧的主要原料。國內學者對從氧化鋁生產的廢渣赤泥中回收鈧進行了有益的探索性試驗研究,取得了一定的進展。但是由于鋁土礦的成分較為復雜,提取方法也有所不同,因而目前的工作還需進一步深人。如能開發出回收鈧的經濟、合理的工藝流程來,必將為我國赤泥的綜合利用及鈧的提取提供一條新途徑。

    3)從鎢渣中回收鈧

    鎢渣是鎢冶煉過程中產生的,鎢渣中含有豐富的鈧,其質量分數為0.2%一0.4%,是提取和生產Sc203的重要原料之一。目前,我國每年約有7萬t的鎢渣

產出量,其中含WO32800t(按殘余WO3的質量分數為4%計),這擁有著很高的回收和利用價值,為此,國內相關研究者圍繞從鎢渣中提取高純氧化鈧進行了試驗研究。

    鐘學明以鎢渣為原料,選用硫酸為浸出液,用鐵屑將Fe3十還原為F e2十,然后用質量分數為0.1%的伯胺N1923萃取分離釷,質量分數為4.0%的伯胺N1933萃取富集鈧,硫酸洗滌負載有機相分離稀土和鐵,過氧化氫洗滌分離鈦,鹽酸反萃取鈧,叔胺N235從氯化鈧溶液中再次萃取分離鐵,氨水和草酸前后兩次沉淀鈧,最后灼燒草酸鈧獲取氧化鈧,產物中氧化鈧的質量分數為90%,收率為82%。

    一般來說,該工藝可以選擇H2SO4、或HCl作為浸出試劑。如果采用鹽酸分解鎢渣,可能存在成本高、污染大、腐蝕性強、勞動環境差等缺點,故一般選

擇硫酸作為浸出劑。采用成本較低的礦物加工物理分選技術,分離富集鎢渣中的鈧,應當是鈧資源綜合回收利用中較有前景的途徑。

     在國防軍工、航天航空、超導體、電光源材料、冶金化工等部門,鈧產品的應用越來越廣泛,其市場前景也必將越來越光明。我國擁有豐富的鈧資源,盡管在鈧的提取和回收技術的研究方面較之美國、俄羅斯、日本等發達國家起步晚,但在近年來取得了很大的成效,產能也已位居世界前列。

    目前,我國在鈧提取和回收上存在的問題主要是成本較高、回收率和產品純度不高。因此,從我國濕法冶金的工藝發展來看,萃取和離子交換技術是提取鈧的高效處理方法,但處理過程的工藝較為復雜,為此,將沉淀、萃取和離子交換等新、老處理技術優化組合,不失為可行的方案和路線。此外,尋找高效的萃取劑,完善和改進生產工藝設備,借此提高金屬鈧產品生產過程中的回收率和純度也值得探討。