[發明專利]鈦白廢酸提鈧中鈦鈧鋯的分離方法

有效

• 申請號: 201310010537.1
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103060580A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊泱;劉衛
• 申請（專利權）人: 湖南寶盈新材料有限公司
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B7/00
• 代理公司: 益陽市銀城專利事務所 43107
• 代理人: 舒斌

技術領域

本發明涉及一種稀土元素的分離方法，具體地說是一種鈦白廢酸提鈧中鈦鈧鋯的分離方法。

背景技術

鈧屬于稀土元素中的一種，在自然界中的含量極少，鈧在地殼里的含量只有5×10^-6，不但和其他輕元素相比要低不少，在整個稀土元素中含量也僅屬中等，大概只有鈰的1/10。而鈧的用途卻極為廣泛，如用于具有節電、使用壽命長、破霧能力強、發光效率好的鈧鈉燈，用于太陽能光電池、γ射線源以及用于合金材料方面、有機化學添加劑等等。由于其含量稀少，故提取工藝極為復雜，且成本較高，因此價格也昂貴，在多數領域只是作為添加劑使用，被譽為神奇的調料。

鈧的提取自上世紀八十年代以來已有過諸多的研究，主要是從其他礦物中作為一種副產物提出，如稀土礦、釩鈦礦、鈦鐵礦、鋁土礦及鎢礦等。我國鈦白粉廠生產鈦白粉主要都是用硫酸法，每生產一噸鈦白粉產生的廢酸量為5m³～6m³，其中含Sc量為10g/?m³～20?g/?m³，每萬噸鈦白粉可產生含500?㎏～1200㎏Sc的廢酸，因此具有可觀的回收價值。

目前，鈦白廢酸提鈧主要都是用萃取法，但鈦白廢酸中鈦鐵鋯等雜質含量較高，其中的鈦鐵可通過硫酸洗滌及草酸沉淀而除去，而鋯（約為40g/m³）因其行為與鈧極其相似，在整個提鈧過程中會一直伴隨鈧至產品中。因鋯的影響，得到的粗氧化鈧的總量往往在90﹪左右，其中鋯的含量在3﹪～10﹪左右，因此極有必要對粗氧化鈧進行提純處理。

為了除去原料液中的鋯，張江娟等在《含鈧料液中雜質的去除》（濕法冶金第25卷第4期總第100期P203）文中公開了對于負載有鈧和鋯的有機相，在鹽酸介質中，用低濃度氫氟酸溶液洗滌，可以將鋯分離。但同時，由于氟離子與鈧也會配合，使得鈧有一定損失，因而在洗鋯時，洗滌次數不宜過多，振蕩時間也不宜過長。洗脫Zr宜在洗脫Fe、Al之后進行，因為有機相中鐵、鋁濃度遠高于鋯的濃度。

謝麗娜在《鈧鋯的萃取分離》（稀土1991年第12卷第5?期）文中討論了對含鈧有機相用稀氫氟酸溶液除鋯中，稀氫氟酸溶液濃度及單級洗滌和錯流洗滌對洗滌效果的影響。試驗結果表明，對5﹪P507?的負載有機相用0.4?﹪?H?F洗滌效果最好，而對3﹪P204的負載有機相則0.5﹪HF為宜，且從實驗數據看三級錯流洗滌比單級單次洗滌的效果要好。然而，申請人在實驗中，實驗數據表明，三級錯流洗滌的效果比單級單次洗滌要差。因為三級錯流洗滌增加了有機相與洗液的接觸時間，導致洗下的鋯再次被萃回有機相。

采用單級單次洗滌雖能洗脫96﹪以上的鋯，但仍有少量的鋯殘留在有機里，若再經多次單級洗滌，則因有機相中鋯含量已大大下降，鈧將會較多的被洗脫；同時，采用的單級洗滌在洗滌過程中需要人為控制混合時間，洗滌完后需要人為的將有機相和水相分開，操作較麻煩。

發明內容

本發明的目的是提供一種工藝簡單、鋯洗脫率高的鈦白廢酸提鈧中鈦鈧鋯的分離方法。

本發明是采用如下技術方案實現其發明目的的，在洗滌段，采用多級萃取槽單級連續多次洗滌的除鋯方法，既能洗脫絕大部分的鋯，又能避免鈧的過多損失。即在串級洗滌除鈦鐵步驟中，在最后一級或多級加入氫氟酸溶液，通過改變兩相流量控制單級攪拌時間在15min之內，用于洗滌鋯，氫氟酸洗液自加氫氟酸的每一級流出，含鈧少的洗液可直接排掉，而含鈧多的洗液可返回至萃取槽內通過同有機相的長時間接觸，使鈧再被萃回有機相。該方法串級洗鈦及單級多次洗鋯同步進行，無需另外增加洗鋯步驟，且洗鋯可連續進行，易于控制洗滌時間，操作簡便。

一種鈦白廢酸提鈧中鈦鈧鋯的分離方法，它包括以下步驟：

⑴萃取：在萃取槽內對鈦白生產廢酸水采用P204—TBP—煤油萃取劑萃取后得到含鈧有機相；或者將粗氫氧化鈧堿餅或粗氧化鈧用鹽酸或硫酸溶解，并過濾，得到清亮富鈧溶液用P204—TBP—煤油萃取劑萃取，得含鈧有機相；

⑵洗滌：將步驟⑴得到的含鈧有機相用濃度為27﹪雙氧水溶液、濃度為2mol/L～6mol/L的硫酸、濃度為0.1mol/L～1mol/L的氫氟酸溶液經10～20級串級洗滌，氫氟酸溶液與含鈧有機相的體積比為1：1/3～3，硫酸和雙氧水與含鈧有機相的體積比為1：1/3～3；萃取槽的第1級加入空白有機相作為萃取劑，第2級加含鈧有機相；最后1～5級加氫氟酸溶液洗滌鋯為除鋯段，每級混合時間為2min～15min，每一級都設氫氟酸洗液進口和出口；其余級數加雙氧水或硫酸洗鈦為除鈦段，得到經洗鈦除鋯后的含鈧有機相。