一種利用電石渣一步中和鈦白廢酸制備高純度鈧的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用電石渣一步中和鈦白廢酸制備高純度鈧的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈧及其化合物主要應(yīng)用于國(guó)防、冶金、化工、航天、超導(dǎo)、激光、核能和電子等領(lǐng)域，是重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，但因其價(jià)格昂貴，鈧的民用消費(fèi)十分有限。近年來(lái)，新能源的研究領(lǐng)域進(jìn)展迅速，美日等國(guó)突破了鈧鋯氧化物電解質(zhì)在固體氧化物燃料電池SOFC中應(yīng)用的技術(shù)。民用鈧產(chǎn)品性能大幅提高，并且其加工和運(yùn)行成本顯著降低，民用鈧產(chǎn)品的商品化前景良好，進(jìn)而推動(dòng)了市場(chǎng)對(duì)鈧及鈧鋯粉體的需求。全球范圍內(nèi)的鈧主要由俄羅斯供應(yīng)，年產(chǎn)量不足10噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了 SOFC快速發(fā)展的需求。鈧在地殼中的平均豐度為36 ppm，屬典型的稀散親石元素。目前稀土鈧的回收以硫酸法為主，在鈦白廢硫酸中回收鈧最具有成本優(yōu)勢(shì)。
[0003]我國(guó)的鈦白粉絕大部分采用硫酸法生產(chǎn)，主要原料為鈦鐵礦。該工藝最大的缺點(diǎn)是“三廢”排放量大，特別是酸性廢液，每生產(chǎn)I t鈦白粉會(huì)產(chǎn)生濃度200-300 g/L的高酸廢液6?8 M和2?6%低酸洗液50~80 Mo其中的高酸廢液治理費(fèi)用高，給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而高酸廢液直接排放則嚴(yán)重污染環(huán)境。鈦白廢酸的治理問(wèn)題嚴(yán)重阻礙企業(yè)的健康發(fā)展，甚至影響到鈦白粉工業(yè)的生存。因此，開發(fā)一種鈦白廢酸回收利用及廢酸處理的技術(shù)，回收有價(jià)稀土元素及實(shí)現(xiàn)廢酸達(dá)標(biāo)排放，既節(jié)約了重要資源，又有利于降低企業(yè)成本和解決鈦白粉企業(yè)的廢酸污染問(wèn)題，對(duì)稀土生產(chǎn)和鈦白粉生產(chǎn)工業(yè)都具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服鈦白廢酸中鈧回收利用率低、廢酸污染嚴(yán)重的問(wèn)題，提供一種利用電石渣一步中和鈦白廢酸制備高純度鈧的方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的:
一種利用電石渣一步中和鈦白廢酸制備高純度鈧的方法，包括以下步驟:
(1)一步中和:將鈦白廢酸與電石渣按液固比1:2~4的比例混合攪拌，進(jìn)行中和反應(yīng)1.5-2 h，控制反應(yīng)終點(diǎn)pH值為1.0-2.5，得中和液；
(2)壓濾:中和液經(jīng)壓濾機(jī)壓濾，得濾液和濾渣；
(3)濃縮:濾液在80~100°C蒸汽中加熱濃縮2~4h，使鈧濃度彡60 ppm，得濃縮液；
(4)除雜:濃縮液中以0/A比為1:2-3加入有機(jī)溶劑N235，反應(yīng)5~8h，萃取溶液中的鐵和鋁，除去液相中的雜質(zhì)鐵和鋁，進(jìn)一步蒸汽加熱80~100°C后濃縮，使鈧濃度為80~120ppm，得除雜液；
(5)萃取:除雜液中以體積比P204:有機(jī)醇:磺化煤油=20~30:10~15:60~70加入混合有機(jī)相，并加入氫氧化鈉進(jìn)行皂化、萃取、反萃和反萃取，控制萃取段pH值為1~1.5，反萃段pH值為1.5~2，反萃取段pH值為2~2.5，得氫氧化鈧渣；
(6)酸溶水解:用硫酸溶解氫氧化鈧渣浸出鈧，在80~100°C下加入10%H202熱水解，控制pH值為2-3，除去液體中鈦、鐵等雜質(zhì)，然后用氫氧化鈉回調(diào)pH值為4-5，沉淀氫氧化鈧，得到一次純化的氫氧化鈧渣；
(7)二次酸溶及復(fù)鹽沉淀:將一次純化氫氧化鈧渣再次用硫酸溶解，然后加入復(fù)鹽沉淀劑沉淀鈧，重復(fù)酸溶及復(fù)鹽沉淀操作一次，得到二次純化的氫氧化鈧渣；
(8)草酸沉淀:用鹽酸溶解二次純化的氫氧化鈧渣，在80~90°C下加入草酸進(jìn)行沉淀，得到草酸鈧；
(9)回收:草酸鈧烘干后在800°C煅燒，得到純度為99.9-99.99%的氧化鈧，鈧元素回收率彡80%ο
[0006]優(yōu)選的，所述電石渣其氫氧化1丐含量為50~80%。
[0007]優(yōu)選的，所述氫氧化鈉其濃度為4-6 mol/L。
[0008]優(yōu)選的，步驟(5)中，所述皂化控制皂化度為0.5-0.6 mol/L。
[0009]優(yōu)選的，所述硫酸其濃度為4-6 mol/L。
[0010]優(yōu)選的，所述復(fù)鹽沉淀劑為硫酸鉀。
[0011]優(yōu)選的，所述硫酸鉀其工作濃度為為30-50%。
[0012]優(yōu)選的，所述鹽酸其濃度為4-6 mol/L。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明可得到純度為99.9-99.99%的氧化鈧，鈧元素回收率多80%，實(shí)現(xiàn)了鈦白廢酸中鈧元素的高效回收和高純度制備。
[0014]2.本發(fā)明采用鈦白廢酸、電石渣進(jìn)行中和處理，既實(shí)現(xiàn)了兩種廢棄物的回收利用，又大大降低了環(huán)保運(yùn)行費(fèi)用，具有良好的社會(huì)效益和生態(tài)效益。
[0015]3.本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、方便高效，適合規(guī)?；a(chǎn)。
[0016]4.本發(fā)明生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品氧化鈧市場(chǎng)需求大、價(jià)值高，同時(shí)副產(chǎn)物石膏渣可用作水泥生料及建筑附屬材料，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍和應(yīng)用范圍。
[0018]實(shí)施例1
一種利用電石渣一步中和鈦白廢酸制備高純度鈧的方法，包括以下步驟:
(1)一步中和:將鈦白廢酸與氫氧化鈣含量為55%的電石渣按液固比1:3的比例混合攪拌，進(jìn)行中和反應(yīng)1.5h，控制反應(yīng)終點(diǎn)pH值為2.5，得中和液；
(2)壓濾:中和液經(jīng)壓濾機(jī)壓濾，得濾液和濾渣；
(3)濃縮:濾液在80°C蒸汽中加熱濃縮2h，使鈧濃度多60 ppm，得濃縮液；
(4)除雜:濃縮液中以0/A比為1:3加入有機(jī)溶劑N235，反應(yīng)5 h，萃取溶液中的鐵和鋁，除去液相中的雜質(zhì)鐵和鋁，進(jìn)一步蒸汽加熱80°C后濃縮，使鈧濃度為80 ppm，得除雜液；
(5)萃取:除雜液中以體積比P204:有機(jī)醇:磺化煤油=20:10:70加入混合有機(jī)相，并加入6 mol/L氫氧化鈉進(jìn)行皂化、萃取、反萃和反萃取，控制皂化度為0.6 mol/L，萃取段pH值為I，反萃段pH值為1.5，反萃取段pH值為2，得氫氧化鈧渣； (6)酸溶水解:用6mol/L硫酸溶解氫氧化鈧渣浸出鈧，在80下加入10%H202熱水解，控制pH值為2，除去液體中鈦、鐵等雜質(zhì)，然后用6 mol/L氫氧化鈉回調(diào)pH值為5，沉淀氫氧化鈧，得到一次純化的氫氧化鈧渣；
(7)二次酸溶及復(fù)鹽沉淀:將一次純化氫氧化鈧渣再次用6mol/L硫酸溶解，然后加入復(fù)鹽沉淀劑50%的硫酸鉀沉淀鈧，重復(fù)酸溶及復(fù)鹽沉淀操作一次，得到二次純化的氫氧化鈧渣；
(8)草酸沉淀:用6mol/L鹽酸溶解二次純化的氫氧化鈧渣，在90°C下加入草酸進(jìn)行沉淀，得到草酸鈧；
(9)回收:草酸鈧烘干后在800°C煅燒，得到純度為99.99%的氧化鈧，鈧元素回收率彡 80%ο
[0019]實(shí)施例2
一種利用電石渣一步中和鈦白廢酸制備高純度鈧的方法，包括以下步驟:
(1)一步中和:將鈦白廢酸與氫氧化鈣含量為50%的電石渣按液固比1:2的比例混合攪拌，進(jìn)行中和反應(yīng)1.5