[发明专利]由含钪精矿制造氧化钪的方法

说明书

本方法包括：将含钪精矿溶解在无机酸中，纯化钪溶液，分离沉淀，用碱性试剂处理该沉淀，并从溶液中分离钪化合物的沉淀，其中将精矿溶解在硫酸中得到钪溶液，将该钪溶液与沉淀分离并用硫酸钠处理；使硫酸钠和硫酸钪的复盐沉淀，滤出，用硫酸钠溶液洗涤并溶解在水中；添加氢氧化钡或钡盐；滤出杂质沉淀，并通过加入氢氧化钠在pH 4.8‑6.0从钪溶液中沉淀出氢氧化钪，滤出沉淀物并用草酸溶液处理以获得草酸钪，将其从溶液中分离，用水洗涤，干燥并煅烧以获得氧化钪。

本发明涉及稀有金属冶金领域，具体涉及从含钪精矿生产氧化钪的方法，可用于各种来源的含钪精矿的加工。具体地，在加工钛铁矿精矿、铀矿石以及来自氧化铝生产的赤泥等期间同时获得的含钪精矿。

氧化钪具有若干优点：氧化钪的强度在受热时增加，并在1030℃达到最大值。在含铝的合金中，钪提供了额外的强度、锻造性质、超延展性和高耐腐蚀性，因此，它在如航空航天工程、铁路运输制造、造船、石油和天然气生产等工业中的应用将不仅提高其技术和经济性能，而且创造出革命性的产品。

存在已知的生产99％氧化钪的方法，该方法包括用NH₄F溶液从氟化物含钪精矿中浸出钪，用结晶NaF从浸出溶液中将钪以氟钪酸复盐的形式沉淀出，水解Na-NH₄双氟钪酸盐以生产氟化钪并在700℃的温度在空气流中将ScF₃转化成Sc₂O₃。该方法允许在用NH₄F溶液选择性浸出阶段从Ca、Mg、Al、Ti、Y、REE、Zr、Na、U和Th杂质中分离钪，以及在沉淀阶段从NH4F溶液中将钪以氟化物盐形式从Ti、Zr、U、Fe和Mg杂质中分离(专利RU2040471，1995年07月25日公开)。

该方法的缺点在于通过使用昂贵的氟化物处理剂来实施该方法的高昂成本，以及在氟化钪转化为氧化钪期间气态氟化合物进入大气的可能性。

专利RU 2608033(2017年01月12日公开)描述了一种生产氧化钪的方法，该方法由以下事实构成：在用硝酸浸取含钪原料后获得残余酸度为5g/l-40g/l硝酸的含钪溶液，将该溶液送至具有强酸性阳离子交换剂固定层的柱中进行吸附，用盐水洗涤柱中的钪饱和的树脂，铈(IV)的浓度为1.5g/l至5.0g/l，硝酸的浓度为35g/l至80g/l，速度为3rph至30rph，温度为20℃至50℃，通过电化学方法对其进行氧化，其后进样至装有阳离子交换树脂的柱，将产生的含有从阳离子交换树脂置换的钪和杂质的洗涤液送去纯化除去杂质。洗涤后，用7N硝酸溶液处理阳离子交换树脂以除去残余的钪和杂质，然后将其送去通过真空蒸馏再生硝酸。将中等酸性的含钪洗涤溶液用氨水碱化成中性介质，钪与稀土金属、铁和铝的杂质一起以氢氧化物形式沉淀，将其过滤并在温度85℃溶解在硫酸溶液中，维持10g/l至15g/l硫酸的过度酸性，用氨水调节溶液的酸性至pH 3-4，将得到的含钪溶液送去在转化为硫酸盐形式的强碱性阴离子交换树脂上进行吸附，钪和铁(III)被吸附，而其它杂质保留在溶液中，将其进行氢氧化铈(IV)沉淀，并在石灰处理后复位。接着，用碳酸钠或铵溶液在pH10.1-10.8进行钪的脱附，从洗脱液中沉淀出氢氧化钪，将其过滤后干燥并煅烧得到最终产物——含65.1％钪的氧化钪。

该方法的缺点在于多阶段工艺、在技术上使用昂贵的处理试剂和材料如铈盐、离子交换树脂、硝酸再生工艺，这在能量消耗和硬件设计方面相当昂贵。

还有一种由贫钪精矿生产氧化钪的方法，该方法包括将含钪精矿溶解在硫酸中，除去酸不溶性沉淀，将滤液中硫酸的浓度提高到540g/dm³至600g/dm³，在氯化铵存在下在50-70℃的温度沉淀钪，然后在搅拌下暴露1-2小时，过滤，用乙醇洗涤沉淀，干燥并煅烧所得沉淀。产物是纯度为99.0％的可市售氧化钪Sc₂O₃。从精矿到氧化物的钪提取率为97％至98％。钪的损失不超过2％至4％(专利RU 2478725，2013年04月10日公开)。