[发明专利]锐钛矿原矿中钪的富集方法

说明书

技术领域

本发明涉及锐钛矿原矿钪的富集方法，具体而言，涉及以锐钛矿原矿为原料，先用化学法将钪元素浸出，再用溶剂萃取法提取钪的工艺。

背景技术

钪作为战略元素之一，能够应用于高科技领域。钪的独立矿藏几乎没有，主要伴生于稀土矿、铝土矿、铁矿、钒矿、钛矿、钨矿、铀矿等等。我国目前主要是从含钪稀土矿、钛矿（钛白废酸）、钨渣等矿物中回收钪。近年来也有从铝土矿（赤泥）中回收钪的报导。

李九成公开了稀土矿（包括伴生稀土矿、富钪基性岩风化土、富钪铝土矿及赤泥、混合稀土氧化物氯化物）为原料，选用盐酸、硫酸、氯化铵、硫酸铵、氯化钠浸取提钪和稀土母液，选用环烷酸HA、P204、P507、P350、TBP等萃取法富集钪的方法(CN85106255)。湖南稀土技术公司和东方钪业分别公开了P204-TBP和P507-TBP从钛白废水中回收钪钛的方法(CN201010230723.2、CN201210208769.3)。现将部分钪回收相关专利罗列于表1：

锐钛矿原矿，风化较为完全，外观呈土黄色、浅褐色、灰色，疏松土块状，含氧化铁约20%，氧化钛约5%，特别是氧化钪达65ppm及以上，远高于土壤中钪的丰度值（约25ppm）。钪元素的赋存状态研究表明，86%的钪为离子形式被吸附或包裹于高岭石、褐铁矿等矿物中，具有很高的提取价值，但尚未见工业应用实例。因此需要寻求一种适合锐钛矿原矿中富集钪，并去除铁、铝、钛等杂质的方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种锐钛矿原矿中钪元素的富集方法，即以锐钛矿原矿为原料，先用化学法将钪元素浸出，再用溶剂萃取法提取钪。化学法浸取钪时，因大部分钪为离子形式，易于浸取；且浸取液中钪的浓度高，减少化工原料消耗；浸取液杂质少，萃取现象好。具体包括以下步骤：

1）将锐钛矿原矿与无机酸混合，得到钪浸出液和尾渣；

2）将萃取剂与有机溶剂和添加剂混合，得到有机相；

3）使用所述有机相对钪浸出液进行萃取，得到第一萃取液；

4）用洗涤液洗涤第一萃取液后，用反萃取液反萃取所述第一萃取液中的钪元素，得到粗钪溶液。

优选的，锐钛矿原矿中氧化钪的品位为40~400ppm。

优选的，焙烧矿浸取钪时无机酸选自盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种，体积浓度为5~30%。浸出液成分为Sc₂O₃ 5~150ppm，TiO₂ 0.05~5克/升，Fe₂O₃ 5~50克/升，自由H⁺ 0.2~8.0摩尔/升。

优选的，所述萃取剂选自多支链十六烷基伯胺（代号N116）、十七烷基-9-胺（代号N179）、十九~二十五烷基-(10~13)-胺（代号N1923）、Primene JM-T中的一种或多种；所述有机溶剂选自磺化煤油、二甲苯、环己烷中的一种或多种；所述添加剂选自异辛醇或TBP；在有机相中，萃取剂添加剂与有机溶剂的体积比为1~20: 1~20:60~98。

优选的，所述洗涤液为盐酸、硝酸或者硫酸，体积浓度为0.1~4摩尔/升；所述反萃液为盐酸或者硝酸，体积浓度为0.2~4摩尔/升。

优选的，所述有机相、原料液、洗涤液和反萃取液流量比为0.5~1.5：2~10：0.25~2：0.25~2；萃取级数为1~6级，洗涤级数为1~6级；反萃取级数为1~6级。

根据本发明的从锐钛矿原矿中富集钪的方法，所述锐钛矿原矿中Sc₂O₃的品位为40~400ppm，另含TiO₂ 约5%，Fe₂O₃约20%，Al₂O₃约23%，其它组分组要为硅酸盐。原矿与无机酸混合得浸出液，静置后上层清液作为萃取操作的原料液。所述无机酸优选为硝酸、盐酸或硫酸。在一个优选实施方式中，浸取率大于85%，浸出储罐附近放射性低于0.25μSv/h，无需放射性防护。

在根据本发明的从锐钛矿原矿中富集钪的方法，所述萃取剂选自N116、N179、N1923、Primene JM-T中的一种或多种。所述有机溶剂选自磺化煤油、二甲苯、环己烷中的一种或多种，更优选为磺化煤油；所述添加剂选自异辛醇或TBP；在有机相中，萃取剂、添加剂与有机溶剂的体积比为1~20: 1~20:60~98，更优选为3~8: 3~8:84~94。