一種常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤泥中提取鈧的方法
【專利摘要】一種常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤泥中提取鈧的方法。包括如下步驟：常壓低溫下，在水溶液中對拜爾法赤泥進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化渣漿化后與鈦白廢酸進(jìn)行反應(yīng)，過濾后殘渣送渣場堆存；酸性濾液經(jīng)添加活化劑液活化并過濾后，濾出液經(jīng)有機相萃取、堿液反萃、酸溶水解、二次萃取、除雜、二次反萃、鹽酸溶解、草酸沉淀、草酸鈧煅燒等工序得到氧化鈧產(chǎn)品；過程中反萃渣經(jīng)鹽酸溶解，在一定條件下水解得到富鈦渣，富鈦渣作為回收二氧化鈦原料。本發(fā)明能夠把鈦白廢酸與拜爾法赤泥結(jié)合治理，以廢治廢，變廢為寶，實現(xiàn)鈦白廢酸及拜爾法赤泥兩大污染源的綜合回收利用，對其中的鈧元素和二氧化鈦進(jìn)行重點回收。
【專利說明】-種常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤泥中提取鈧的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤泥 中提取鈧的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鈧被譽為新世紀(jì)戰(zhàn)略元素。廣泛用于國防、航天、核技術(shù)、激光、電子、冶金、化工、 玻璃、計算機電源、超導(dǎo)及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，而地球上的鈧資源有限。
[0003] 我國目前擁有年產(chǎn)約1000萬噸鈦白粉產(chǎn)能，而鈦白粉生產(chǎn)廠家絕大部分采用硫 酸法這一傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，每生產(chǎn)1噸鈦白粉要產(chǎn)生濃度為15?20%的鈦白廢酸6?8噸， 鈦白廢酸鈧含量約在5?25mg/L，具有回收利用價值。到目前為止，大多數(shù)廠家現(xiàn)有處理 鈦白廢酸都是采用石灰、電石渣等堿性物質(zhì)中和排放等方式，治理成本較高，并二次污染嚴(yán) 重，未能從根本上解決鈦白廢酸的出路問題。
[0004] 我國是氧化鋁生產(chǎn)大國，而廣西更是氧化鋁生產(chǎn)大?。▍^(qū)），已建有年產(chǎn)900萬噸 氧化鋁生產(chǎn)裝置，每年產(chǎn)生幾百萬噸拜耳法赤泥，歷年在露天堆場堆存，目前堆積存儲量巨 大，極易對周邊水資源和土壤造成污染及破壞，并潛伏著赤泥外泄的安全隱患。拜耳法赤泥 中除含鐵、鋁等金屬元素外，還含有多種有價組分如鈦、鈧、稀土等稀有金屬，是一種豐富的 二次資源。因此，加快拜耳法赤泥的資源化再利用，是實現(xiàn)氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途 徑，對建設(shè)資源節(jié)約型社會具有重要意義。
[0005] 針對從鈦白廢酸回收鈧、鈦、硫酸等綜合利用的研究，以及針對從拜爾法赤泥回收 鈧、鋁等綜合利用的研究，前人設(shè)計了多種不同的工藝線路并做了大量的研究工作，也取得 了一定的有用成果。但是，無論從拜爾法赤泥回收鈧，還是從鈦白廢酸回收鈧，其工藝均要 求成本合理且需解決廢酸或赤泥的最終環(huán)保問題，不然在工業(yè)應(yīng)用中都是無法進(jìn)行或者無 法長期運行的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤泥中提取鈧的方 法。通過在常壓低溫下對赤泥進(jìn)行廢酸浸出，在鈦白廢酸與拜爾法赤泥進(jìn)行酸堿中和并將 鈧有效浸出過程中，能較好地控制赤泥中有害雜質(zhì)的溶出率，實現(xiàn)鈦白廢酸與拜爾法赤泥 兩大工業(yè)污染源的綜合治理和鈧、鈦的回收利用。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤 泥中提取鈧的方法，包括如下步驟：
[0008] (1)赤泥轉(zhuǎn)化
[0009] 在裝置有機械攪拌器的耐酸反應(yīng)槽中加入調(diào)漿后拜爾法赤泥，攪拌下緩慢加入水 與鈦白廢酸，加入比例為赤泥：水：廢酸=1:2?6:0. 8?1.2;反應(yīng)溫度為20?45°C， 反應(yīng)時間40?50分鐘后過濾，轉(zhuǎn)化濾液一部分返回下周期赤泥調(diào)漿使用，轉(zhuǎn)化渣進(jìn)入步驟 ⑵；
[0010] ⑵酸浸反應(yīng)
[0011] 在裝置有機械攪拌器的耐酸反應(yīng)槽中加入轉(zhuǎn)化渣并加水化漿后，攪拌下按l〇ml/ min緩慢注入鈦白廢酸，加入比例為赤泥：水：廢酸=1:1:2. 8 ;反應(yīng)溫度為20?45°C，反 應(yīng)60?80分鐘后過濾，得含鈧為10?15mg/L的浸出液；酸浸殘渣送渣場堆存；
[0012] (3)活化處理
[0013] 按浸出液：活化劑液=10:1比例，往浸出濾液中加入配制好的含聚醚0. 5?5% 的活化劑液，常溫下攪拌30分鐘后過濾，過濾后殘渣送渣場堆存，活化后濾出液送去萃取；
[0014] (4)有機相萃取
[0015] 有機相萃取是用二（2-乙基己基）磷酸（P204)、苯乙酮、260#磺化煤油=16 :4 :80 作有機萃取劑，按0/A = 1:5?10的比例對活化濾出液進(jìn)行萃取，萃取時間10?30分鐘， 得到富含鈧、鈦有機相；
[0016] (5)堿液反萃
[0017] 以濃度為2?3. 5mol/L的NaOH溶液作為反萃液，與上述步驟⑷所得的含鈧、鈦 有機相一起加入反萃箱中混合，反萃時間20?30分鐘，使鈧、鈦從有機相中分離出來，得到 反萃渣即鈧、鈦富集物；
[0018] (6)酸溶水解
[0019] 反萃渣的酸溶水解是在攪拌下用濃度為1. 5?3mol/L的鹽酸溶液溶解反萃渣，保 持溶液100?105°c沸騰2. 0?3. 0小時，對溶液中的鈦進(jìn)行熱水解實現(xiàn)鈧鈦分離后得到富 鈦渣，富鈦渣作為回收二氧化鈦的原料，沉鈦后的含鈧?cè)芤河米鞫屋腿∫海?br> [0020] (7)二次萃取
[0021] 二次萃取是用二（2-乙基己基）磷酸（P204)、260#磺化煤油=20:80作有機萃取 齊U，按0/A = 1:8?10的比例對沉鈦后的含鈧?cè)芤哼M(jìn)行萃取，萃取時間10?30分鐘，得到 富含鈧有機相；
[0022] ⑶除雜
[0023] 除雜是配制濃度為5?10m〇l/L的鹽酸溶液，按0/A = 1?1. 5:1的比例洗滌富含 鈧有機相，洗滌時間10?20分鐘，洗除去有機相中的雜質(zhì)，得到含雜質(zhì)少的富鈧有機相；
[0024] (9)二次反萃
[0025] 除雜后的富鈧有機相用濃度為2?3. 5mol/L的NaOH溶液作反萃劑，進(jìn)行二次反 萃取，反萃時間20?30分鐘，得到二次反萃渣。
[0026] (10)鹽酸溶解-草酸沉淀-煅燒
[0027] 配制濃度為6mol/L的鹽酸溶液溶解二次反萃渣，溶解后調(diào)pH至1. 5?2. 5,加熱 至60?90°C，加入固體草酸進(jìn)行沉淀反應(yīng)，反應(yīng)時間30?60分鐘，得到草酸鈧沉淀物經(jīng)過 濾、洗滌、烘干后置于800?900°C馬弗爐中煅燒2?3小時，得到純度> 93%的氧化鈧。
[0028] 本發(fā)明突出的有益效果在于：
[0029] 常壓低溫下，充分利用鈦白廢酸中的硫酸來除去拜爾法赤泥中的堿，并在酸堿反 應(yīng)同時，實現(xiàn)鈦白粉廢酸中的鈧和拜爾法赤泥中的鈧的聯(lián)合提取。這樣做一方面解決了拜 爾法赤泥單獨提鈧生產(chǎn)成本過高的問題；另一方面利用拜爾法赤泥的堿性與鈦白廢酸液的 酸性進(jìn)行中和解決兩者的環(huán)保排放問題，以廢治廢，節(jié)能環(huán)保；使鈦白廢酸及拜爾法赤泥的 綜合回收利用在工業(yè)化生產(chǎn)中變得簡單可行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明所述的常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤泥中提取鈧的方法的工 藝流程圖。

【具體實施方式】
[0031] 以下通過實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
[0032] 實施例1
[0033] 在lm3反應(yīng)罐中加入300L調(diào)漿水，開動機械攪拌并逐漸將100kg粉粒狀赤泥加入， 接著加入水300升，加入廢酸120升，在常壓、25°C條件下轉(zhuǎn)化40分鐘，然后過濾。濾渣加入 lm3反應(yīng)罐后加入100升水，開動攪拌漿化后，按10升/分鐘速度加入廢酸280升，反應(yīng)65 分鐘，過濾后，濾液加入活化劑液38升，攪拌反應(yīng)30分鐘，過濾,濾液進(jìn)行萃取，反萃，溶解 并在100°C水解除鈦2小時，過濾后濾液進(jìn)行二次萃取，洗漆除雜后再反萃，反萃漁用6mol/ L鹽酸再溶解，濾液在65°C加草酸沉淀，沉淀物加水洗滌后在850°C煅燒，得到純度93. 9% 的三氧化二鈧。
[0034] 實施例2
[0035] 在lm3反應(yīng)罐中加入300L調(diào)漿水，開動機械攪拌并逐漸將100kg粉粒狀赤泥加入， 接著加入水300升，加入廢酸120升，在常壓、30°C條件下轉(zhuǎn)化40分鐘，然后過濾。濾渣加入 lm3反應(yīng)罐后加入100升水，開動攪拌漿化后，按10升/分鐘速度加入廢酸280升，反應(yīng)65 分鐘，過濾后，濾液加入活化劑液38升，攪拌反應(yīng)30分鐘，過濾,濾液進(jìn)行萃取，反萃，溶解 并在100°C水解除鈦2小時，過濾后濾液進(jìn)行二次萃取，洗漆除雜后再反萃，反萃漁用6mol/ L鹽酸再溶解，濾液在65°C加草酸沉淀，沉淀物加水洗滌后在860°C煅燒，得到純度95. 2% 的三氧化二鈧。
[0036] 實施例3
[0037] 在lm3反應(yīng)罐中加入300L調(diào)漿水，開動機械攪拌并逐漸將100kg粉粒狀赤泥加入， 接著加入水300升，加入廢酸120升，在常壓、38°C條件下轉(zhuǎn)化40分鐘，然后過濾。濾渣加入 lm3反應(yīng)罐后加入100升水，開動攪拌漿化后，按10升/分鐘速度加入廢酸280升，反應(yīng)65 分鐘，過濾后，濾液加入活化劑液38升，攪拌反應(yīng)30分鐘，過濾,濾液進(jìn)行萃取，反萃，溶解 并在102°C水解除鈦2小時，過濾后濾液進(jìn)行二次萃取，洗漆除雜后再反萃，反萃漁用6mol/ L鹽酸再溶解，濾液在70°C加草酸沉淀，沉淀物加水洗滌后在880°C煅燒，得到純度95. 6% 的三氧化二鈧。
[0038] 實施例4
[0039] 在lm3反應(yīng)罐中加入300L調(diào)漿水，開動機械攪拌并逐漸將100kg粉粒狀赤泥加入， 接著加入水300升，加入廢酸120升，在常壓、42°C條件下轉(zhuǎn)化40分鐘，然后過濾。濾渣加入 lm3反應(yīng)罐后加入100升水，開動攪拌漿化后，按10升/分鐘速度加入廢酸280升，反應(yīng)70 分鐘，過濾后，濾液加入活化劑液38升，攪拌反應(yīng)30分鐘，過濾,濾液進(jìn)行萃取，反萃，溶解 并在102°C水解除鈦2小時，過濾后濾液進(jìn)行二次萃取，洗漆除雜后再反萃，反萃漁用6mol/ L鹽酸再溶解，濾液在75°C加草酸沉淀，沉淀物加水洗滌后在880°C煅燒，得到純度95. 3% 的三氧化二鈧。
[0040] 實施例5
[0041] 在lm3反應(yīng)罐中加入300L調(diào)漿水，開動機械攪拌并逐漸將100kg粉粒狀赤泥加入， 接著加入水300升，加入廢酸120升，在常壓、42°C條件下轉(zhuǎn)化40分鐘，然后過濾。濾渣加入 lm3反應(yīng)罐后加入100升水，開動攪拌漿化后，按10升/分鐘速度加入廢酸280升，反應(yīng)80 分鐘，過濾后，濾液加入活化劑液38升，攪拌反應(yīng)30分鐘，過濾,濾液進(jìn)行萃取，反萃，溶解 并在103°C水解除鈦2小時，過濾后濾液進(jìn)行二次萃取，洗滌除雜后再反萃，反萃渣用6mol/ L鹽酸再溶解，濾液在75°C加草酸沉淀，沉淀物加水洗滌后在900°C煅燒，得到純度96. 2% 的三氧化二鈧。
【權(quán)利要求】
1. 一種常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤泥中提取鈧的方法，其特征在于，包括如下 步驟： (1) 赤泥轉(zhuǎn)化 在裝置有機械攪拌器的耐酸反應(yīng)槽中加入調(diào)漿后的拜爾法赤泥，攪拌下緩慢加入水與 鈦白廢酸，加入比例為赤泥：水：廢酸=1:2?6:0. 8?1.2;反應(yīng)溫度為20?45°C，反 應(yīng)時間40?50分鐘后過濾，轉(zhuǎn)化濾液一部分返回下周期赤泥調(diào)漿使用，轉(zhuǎn)化渣進(jìn)入步驟 ⑵； (2) 酸浸反應(yīng) 在裝置有機械攪拌器的耐酸反應(yīng)槽中加入轉(zhuǎn)化渣并加水化漿后，攪拌下按l〇ml/min 緩慢注入鈦白廢酸，加入比例為赤泥：水：廢酸=1:1:2. 8 ;反應(yīng)溫度為20?45°C，反應(yīng) 60?80分鐘后過濾，得含鈧為10?15mg/L的浸出液；酸浸殘渣送渣場堆存； (3) 活化處理 按浸出液：活化劑液=10:1比例，往浸出液中加入含聚醚〇. 5?5%的活化劑液，常溫 下攪拌30分鐘后過濾，過濾后殘渣送渣場堆存，活化濾出液送去萃取； (4) 有機相萃取 有機相萃取是用二（2-乙基己基）磷酸（P204)、苯乙酮、260#磺化煤油=16 :4 :80作 有機萃取劑，按Ο/A = 1:5?10的比例對活化濾出液進(jìn)行萃取，萃取時間10?30分鐘，得 到富含銳、欽有機相； (5) 堿液反萃 以濃度為2?3. 5mol/L的NaOH溶液作為反萃液，與上述步驟（4)所得的含鈧、鈦有機 相一起加入反萃箱中混合，反萃時間20?30分鐘，使鈧、鈦從有機相中分離出來，得到反萃 渣即鈧、鈦富集物； (6) 酸溶水解 反萃渣的酸溶水解是在攪拌下用濃度為1. 5?3mol/L的鹽酸溶液溶解反萃渣，保持溶 液100?105°C沸騰2. 0?3. 0小時，對溶液中的鈦進(jìn)行熱水解實現(xiàn)鈧鈦分離后得到富鈦 渣，富鈦渣作為回收二氧化鈦的原料，沉鈦后的含鈧?cè)芤河米鞫屋腿∫海? (7) 二次萃取 二次萃取是用二（2-乙基己基）磷酸$204)、260#磺化煤油=20:80作有機萃取劑， 按0/A = 1:8?10的比例對沉鈦后的含鈧?cè)芤哼M(jìn)行萃取，萃取時間10?30分鐘，得到富 含鈧有機相； (8) 除雜 除雜是配制濃度為5?10m〇l/L的鹽酸溶液，按0/A = 1?1. 5:1的比例洗滌富含鈧 有機相，洗滌時間10?20分鐘，洗除去有機相中的雜質(zhì)，得到含雜質(zhì)少的富鈧有機相； (9) 二次反萃 除雜后的富鈧有機相用濃度為2?3. 5mol/L的NaOH溶液作反萃劑，進(jìn)行二次反萃取， 反萃時間20?30分鐘，得到二次反萃渣； (10) 鹽酸溶解-草酸沉淀-煅燒 配制濃度為6mol/L的鹽酸溶液溶解二次反萃漁，溶解后調(diào)pH至1. 5?2. 5,加熱至 60?90°C，加入固體草酸進(jìn)行沉淀反應(yīng)，反應(yīng)時間30?60分鐘，得到草酸鈧沉淀物經(jīng)過 濾、洗滌、烘干后置于800?900°C馬弗爐中煅燒2?3小時，得到純度> 93%的氧化鈧。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤泥中提取鈧的方法，其特 征在于：步驟（1)、⑵的反應(yīng)溫度是在25?33°C進(jìn)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的常壓低溫下從鈦白廢酸和拜爾法赤泥中提取鈧的方法，其特 征在于：步驟（3)的酸浸液需先加入活化劑液即0. 5?5%聚醚溶液活化處理，然后進(jìn)行鈧 萃取。
【文檔編號】C22B7/00GK104120268SQ201410376603
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】蘭紅春, 楊明, 莫紹貞, 盧勁草, 農(nóng)亨, 李勇, 黃家富 申請人:廣西百合化工股份有限公司