[发明专利]从含钪和钛的废酸液中提取高纯氧化钪及钛的方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种对多种含和钪钛的硫酸或盐酸废液中提取高纯氧化钪以及二氧化钛或磷酸钛的方法。

背景技术

钪是一种重要的稀土元素，其氧化物和合金在航天、电光源材料和清洁能源领域的良好应用以及其稀缺性受到越来越广泛的关注。目前，钪的资源主要存在于硫酸法钛白废酸、高钛渣氯化环节收尘渣、钨渣及氧化铝行业赤泥等，以及氧氯化锆生产环节盐酸废液等中。

国内传统的、早期的单级萃取工艺和硫酸/双氧水洗钛工艺，多级草酸沉钪工艺，氧化钪收率损失大，收率≤80%，氧化钪纯度达不到99.9%以上，高昂的成本和洗钛环节产生大量的酸性废水导致二次污染，使得氧化钪的生产无利可图。因此给钪资源形成极大的浪费。

针对氧化钪提取存在的问题，国内研究人员提出了许多改进的方法。

申请号为201210208769.3和201010230723.2的中国专利申请公开了针对硫酸法钛白废水中氧化钪分别采用P204+TBP+煤油和P507+TBP+煤油两种萃取体系进行单级萃取、反萃，回收废酸中钪钛的方法。

该专利尽管如本专利一样涉及对硫酸法钛白废酸中氧化钪和二氧化钛采用萃取的工艺进行富集和提纯，但该专利萃取体系和本发明不一致，并且采用单级萃取，占地较大，工艺不连续，不易实现大规模工业生产，同时该专利列举的萃取工艺仅仅针对硫酸法钛白废酸液进行说明，该工艺可否应用于本专利涉及的其他含钪酸液中钪钛的富集和提纯未见说明。最重要的是，该专利无法达到本发明氧化钪的纯度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种从含钪和钛的废酸液中提取高纯氧化钪及钛的方法，氧化钪纯度可达到99.99%。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：从含钪和钛的废酸液中提取高纯氧化钪及钛的方法，包括如下步骤：

a、原料处理：将含钪和钛的废酸液过滤，并调节酸浓度；废酸液中主要含硫酸时，控制硫酸浓度2.5～3mol/L；废酸液中主要含盐酸时，控制盐酸浓度为1.5～3.0mol/L；

b、萃取和反萃：用箱式混合澄清槽对步骤a处理后的废酸液进行3～5级连续萃取，然后采用混合碱溶液进行单级反萃；

c、磷酸钛或二氧化钛的制取：将步骤b反萃得到的固体物质用浓硫酸或浓盐酸溶解，调节酸度，硫酸体系调节酸度为2.5～3mol/L,盐酸体系调节酸度为1.5～3.0mol/L；将调节酸度后的溶液加热至沸腾，沸腾30～120分钟后，按溶液体积为基准加入4％双氧水和5％磷酸溶液或者只加入4％双氧水；反应后冷却至室温进行过滤，收集滤液；滤渣用蒸馏水洗涤后送入600～980℃的煅烧设备中煅烧2～8小时，得到纯度大于98％的磷酸钛或二氧化钛；

d、萃取、逆流洗涤和反萃：将步骤c得到的滤液用箱式混合澄清槽进行4～6级连续萃取，然后用含硫酸和双氧水的溶液进行6～12级逆流洗涤，再用混合碱溶液进行两级反萃；

e、将步骤d反萃得到的固体物质用步骤c相同的方式处理，得到纯度大于98％的磷酸钛或二氧化钛以及滤液；

f、向步骤e得到的滤液中加入氨水或碳酸钠，调整pH值至0.5～2，再加入EDTA、酒石酸和草酸，反应后过滤得到草酸钪复合盐；

g、将草酸钪复合盐用水洗涤后，用4～6mol/L的分析纯硫酸或2～3mol/L的分析纯盐酸进行加热溶解，过滤得纯净滤液；

h、向步骤g得到的纯净滤液中加入硫酸钾，反应后过滤得到硫酸钪钾复合盐沉淀，硫酸钪钾复合盐经洗涤后用18～22％的液碱进行碱转化，过滤得到氢氧化钪固体；

i、将步骤h得到的氢氧化钪固体洗涤后，用步骤g和h相同的方式进行加热溶解、加入硫酸钾沉淀，再碱转化得到纯度不低于99.9％氢氧化钪固体；

j、将步骤i得到的氢氧化钪固体洗涤后，用2～3mol/L的分析纯盐酸进行加热溶解，过滤得纯净滤液，再加入氨水或碳酸钠，调整pH值至0.5～2，再加入草酸或草酸铵，反应后过滤得到草酸钪，草酸钪经洗涤后在600～800℃温度下煅烧得到高纯度氧化钪产品。

其中，上述方法步骤a中，将含钪和钛的废酸液过滤，使悬浮物≤0.03g/L。

其中，上述方法步骤b和d中所采用的萃取剂中，按体积百分比计含8～20％P204、含4～10％TBP、其余为煤油，或者含1～5％P507、含5～15％叔胺、其余为煤油；步骤b萃取的相比O/A＝1︰8～20，步骤d萃取的相比O/A＝1～3︰1。