[發明專利]回收鈧的工藝、方法和裝置

在審

• 申請號: 201380072089.6
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN105008282A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發明（設計）人: 皮特·沃伊特;尼古拉·崇德;約翰·卡爾
• 申請（專利權）人: 清潔技術私人有限公司
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;C22B59/00;C22B3/42;B01J45/00;B01J47/00;B01J49/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;洪欣

發明領域

本發明涉及利用離子交換樹脂從加料流中回收鈧以及含鈧離子的工藝、方法以及裝置。加料流可以是，但絕對不限于，浸出液或者浸出漿液。

發明背景

盡管鈧十分豐富，由于沒有適當的(高級別的)金屬來源，鈧在工業上相對地使用率不足。重要的低水平的鈧來源包括鈾礦渣，以及鈦、鋯的廢物污泥，以及赤泥。這些裝置來源的污泥大部分由混合的鐵、錳、鈦、鎢以及其它含有典型地范圍為10-100ppm的不同水平的鈧水合氧化物組成。

試圖從這些材料回收鈧的方法面臨廢物流十分復雜以及化學異質性的問題。約兩打其它組分具有更多或者更少的量。而且，現有的低水平鈧，需要處理大量污泥。將鈧與鐵以及其它金屬分離的專利程序有缺點，該缺點使得它們不適于鈧的大規模生產。例如，基于萃取的程序(美國專利5,019,362)涉及將酸溶液的pH調節至終值為3.0-3.5。過濾溶液。在離子交換柱中將酸性溶液與氫型螯合樹脂混合，并再次調節pH至終值為1.9-2.1。用無機酸沖洗樹脂，并且通過使二甘醇酸流經柱子將鈧從樹脂移除。然而，在pH調節過程中，金屬氫氧化物沉淀(尤其如果溶液中有鈦)也會引起鈧沉淀。在這一步驟中能夠損失高達40-50％的鈧。

另一種方法(參見俄羅斯專利2,062,810)通過在N-(2-氧代丙基)-N’-(20氧代-3-吡啶丙基)-N”-亞甲基磷聚乙烯聚胺的幫助下從鹽酸溶液中吸附鈧，隨后進行洗滌以及解吸附來實施。用水洗滌，并且使用碳酸鹽或者氟化物溶液實施解吸附。盡管這種方法實現了將鈧與鐵以及其它金屬分離，在鈦存在下兩性樹脂對鈧的選擇性不高，導致鈧純化非常差。

另一種處理鋁、鈦、鋯、錫、鎢、鈾生產來源的攜帶鈧的廢物的方法(參見俄羅斯專利1,572036；2,196184)包括：從硫酸溶液吸附至離子交換樹脂(用硫酸溶液預處理)；通過含磷樹脂吸附鈧；解吸附鈧并且處理洗脫液。利用經濃度為150-500g/L的硫酸溶液處理的弱堿性離子交換樹脂實施吸附。弱堿性陰離子樹脂具有聚胺官能度。盡管這一方法提高了從鈦中純化鈧的程度，由于每體積含礦物樹脂中全部的鈧需要4-5倍床體積的解吸附溶液，解吸附后含礦物的溶液中鈧濃度很低。

在澳大利亞或者任一其它國家，應當理解在本說明書中提及的現有本領域出版物決不構成承認出版物組成本領域公知常識的一部分。

簡述

本發明涉及使用離子交換樹脂從加料流中回收鈧的方法，所述方法包括：

a)在酸性條件下，將加料流與離子交換樹脂接觸以將鈧或者含鈧離子從加料流吸附至離子交換樹脂，從而形成負載樹脂；

b)用將負載樹脂去質子化的中和液處理負載樹脂，其中將所述負載樹脂去質子化后的中和液含少量鈧或者含鈧離子；和

c)用剝離液處理負載樹脂以使鈧或者含鈧離子從樹脂解吸附，并形成富含鈧或者含鈧離子的產物流以及空樹脂。

在本說明書中，用語“鈧”包括鈧離子、含鈧復合離子甚至含鈧化合物。

在本說明書中，短語“將負載樹脂去質子化”或者它的變體，包括在將鈧從樹脂上剝離之前用中和液處理負載樹脂，并可以導致，但是決不限于，

i)中和液與樹脂攜帶的任何殘酸反應；

ii)中和液通過移除過量質子而與離子反應，包括吸附在樹脂上的復合離子；和

iii)中和液與樹脂反應，例如，在步驟a)未被靶向材料如鈧吸附的離子交換位點。

在不被理論限制的情況下，可以根據步驟b)處理負載樹脂，可以改變樹脂與鈧的親和力，例如在未引起鈧從樹脂解吸附的情況下降低樹脂與鈧的親和力。根據步驟b)處理負載樹脂對樹脂與鈧的親和力沒有任何影響也是可能的。

步驟b)以及c)可以在單一工作站或者容器中實施，其中至少部分中和液形成產物流的一部分，這在本發明范圍之內。然而理想地，在根據步驟c)用剝離液從負載樹脂剝離鈧之前，與樹脂接觸的中和液至少與樹脂部分分離。

例如，在根據步驟c)用剝離液處理負載樹脂之前，中和液從負載樹脂排出。將認識到產物流可能最終包含一些中和液，例如，作為匯集樹脂中的中和液或者通過中和液弄濕樹脂的結果。

理想地，與將負載樹脂上的鈧剝離的步驟c)相比，在步驟b)中鈧仍然吸附在樹脂上。

步驟b)可以包括用中和液處理負載樹脂以便與負載樹脂接觸的中和液的終pH值為6-10，并且適合地為7-9，并且更適合地為7.5-8.5。可以在含有中和液的池中沖洗、洗滌、淹沒或者沉浸負載樹脂，從而中和液的pH終值處于上述范圍中。

步驟b)可以包括用含有i)洗滌水或者ii)試劑中任一種或者其組合的中和液處理負載樹脂。