[发明专利]一种从钛白废酸和赤泥中选择性富集钪的方法

说明书

一种从钛白废酸和赤泥中选择性富集钪的方法，包括以下步骤：加入适量钛白废酸将赤泥均匀混合成矿浆，得到的矿浆和98％浓硫酸在低温下混合焙烧硫酸盐化，随后在高温下焙烧，将焙烧熟料经机械活化破碎磨细，用钛白废酸对焙烧熟料进行浸出，过滤后对浸出渣进行水洗，得到富钪浸出液及洗液，在焙烧过程中回收硫酸盐分解产生的二氧化硫或三氧化硫气体。该方法富集了赤泥中的钪，同时解决了碱性赤泥和钛白废酸大量堆存带来的环境问题。以废治废，变废为宝，避免浸出过程中硅胶的形成，为钪的提取和赤泥的综合利用提供一种新的方法。

技术领域

本发明涉及废弃物综合利用和矿产加工技术领域，具体是一种从钛白废酸和赤泥中选择性富集钪的方法，

背景技术

钪(Sc,scandium)是一种银白色的稀散金属，广泛的应用于光电源、航天材料、电子、超导体、合金、化工、国防等重要的行业，其中在合金材料、新光源显性阴极材料及第三代激光晶体材料等高新技术领域的应用占当今世界钪消费的80％以上。

世界钪的总储量约为2000kt，但钪的独立矿床较少，矿源也较小，90％的钪伴生与铝土矿、钛铁矿、稀土矿、钨矿、铀矿中。铝土矿中95％以上的钪进入到赤泥中；钛铁矿中的钪一部分在熔炼高铁钛渣时进入到氯化烟尘中，一部分在生产钛白时进入到硫酸废液中。

硫酸法钛白粉生产工艺中，每生产1吨钛白，就会产生8～10吨的稀硫酸废液，钛白硫酸废液中钪的含量约为5～20mg/L。现有的处理工艺中，约80％的钛白废酸在加入石灰或石灰乳中和后当作工业废水处理，造成了钪资源的浪费，增加了废水处理的成本，制约了硫酸法钛白粉生产的发展。

赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的碱性固体废渣，每生产1吨氧化铝会产生1～1.5吨赤泥，2017年中国的氧化铝产量为6901.7万吨，约占世界产量的55％，我国的赤泥累计堆存量已超过6亿吨。赤泥大量的堆存不仅带来严重的环境问题，还占用农田和建筑用地，造成土地资源的严重浪费。赤泥中钪的含量约为60～120ppm，国际上一般认为钪含量超过20ppm就具有利用价值，故赤泥是一种重要的钪资源。

中国专利CN108950219A公布了一种钛白废酸有价金属的梯级提取及综合利用方法，该方法采用有机萃取剂P204或P507对钛白废酸进行多级萃取，而后用氢氧化钠和氯化钠混合水溶液进行多级反萃，盐酸溶解、草酸沉淀、高温煅烧等工序提取钪。中国专利CN1844421A公开了一种赤泥提钪的方法，以赤泥为原料，采用盐酸浸出、P204萃取、酸洗除杂、氢氧化钠反萃、盐酸溶解后加氨水改性剂水解除钛锆、草酸沉钪和中温煅烧等工艺，得到纯度为99.9％的氧化钪。中国专利CN106698985公布了一种利用赤泥处理硫酸法钛白废液的方法，该方法采用搅拌浆化分解、钛白废酸和料浆苛化反应、生石灰中和、板框压滤、自然晾晒、熟料复配的步骤得到高硅铝水泥，并实现部分滤液的循环。

现有的方法虽然也可以实现赤泥和钛白废酸的利用，但存在一些缺陷和不足。目前工艺多为单一的赤泥或钛白废液中钪的回收，工艺冗长，装置过多，浪费了人力、物力资源；无机酸、钛白废酸浸出赤泥的过程中硅大量的溶出，形成硅胶，造成固液分离困难，在后续萃取工艺中易产生大量的乳化物，使有机相分离困难，增加工艺的成本；赤泥中其他杂质元素的共同浸出，造成了浸出剂的过量消耗，增加了后续分离工序的难度。

发明内容

针对现有钪提取技术的不足，本发明提出一种从钛白废酸和赤泥中选择性富集钪的方法。该方法解决了碱性赤泥和钛白废酸大量堆存带来的环境问题。以废治废，变废为宝，避免浸出过程中硅胶的形成，实现了硅、钪的分离，为钪的提取和赤泥的综合利用提供一种新的方法。

本发明的原料赤泥的成分为Fe₂O₃ 26.70％、Al₂O₃ 23.46％、CaO 14.66％、SiO₂11.09％、TiO₂ 5.75％、Na₂O 5.41％、Sc 0.008％。