[发明专利]用于从含钪的酸性溶液中冲刷掉金属污染物的工艺

说明书

本公开提供了一种用于从包含Sc的储备溶液中冲刷掉至少一种金属污染物的工艺，该工艺包括以下步骤：a)使储备溶液与捕获Sc和至少一种金属污染物的离子交换树脂接触，以产生金属离子交换树脂络合物，和b)用包含羧酸根离子的洗涤溶液洗涤金属树脂络合物，以产生Sc离子交换树脂络合物和废羧酸盐溶液，该废羧酸盐溶液可以通过电渗析进行处理以再生洗涤所需的羧酸根离子。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年5月7日提交的美国临时申请第62/667,797号的优先权和权益，所述美国临时申请以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本说明书涉及钪的回收，尤其涉及从含钪的酸性溶液中除去/冲刷掉低水平金属污染物的工艺。

背景技术

在包括天然矿石(钛铁矿、金红石等)和人造产品(二氧化钛矿渣，合成金红石等)在内的许多类型的二氧化钛原料中，钪可能以低浓度(例如，10至100g/t)存在。

当提质二氧化钛原料(钛铁矿、二氧化钛矿渣等)或将二氧化钛原料转化为二氧化钛颜料和钛金属时，会产生含钪水溶液。含钪溶液的实例可包括来自二氧化钛原料提质操作的废盐酸、来自钛颜料工厂的废水、来自钛金属工厂的废水等。此类溶液可以用离子交换树脂处理以回收钪。

然而，一些持久的结构相似的金属杂质元素，如钛、钍和锆，很难从含钪溶液中分离出来。有必要将这些相似的杂质减少到较低的水平，以便简化和改进高纯度(例如，99重量％)氧化钪的生产。

发明内容

在一方面，提供了一种用于从包含Sc的储备溶液中冲刷掉至少一种金属污染物的工艺，该工艺包括：a)使储备溶液与捕获Sc和至少一种金属污染物的离子交换树脂接触以便产生金属离子交换树脂络合物，和b)用包含具有羧酸根离子的盐的洗涤溶液洗涤金属树脂络合物，以便产生Sc离子交换树脂络合物和废羧酸盐溶液。

在另一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述羧酸根离子的pKa在2.5至4.0的范围内。

在再一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述盐包含在羧酸根离子附近的醇部分。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述羧酸根离子能够结合至少一种金属污染物，以便产生可溶性金属污染物络合物。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其中在步骤a)之前，该工艺包括以下步骤：a-i)提供包含Sc和至少一种金属污染物以及过量金属离子的第一溶液；a-ii)使第一溶液与离子交换树脂接触；a-iii)向离子交换树脂中添加强酸，以使过量金属离子溶解并将其作为过量金属离子酸溶液从离子交换树脂中除去；和a-iv)形成储备溶液。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述过量金属离子包含铁(Fe)、镁(Mg)、铝(Al)、钙(Ca)及其组合中的至少一种。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述过量金属离子包含Fe。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其进一步包括用碱性溶液从离子交换树脂络合物中洗脱Sc，从而产生可溶性Sc溶液。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述碱性溶液包括氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述至少一种金属污染物是钛(Ti)、钍(Th)和锆(Zr)中的至少一种。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述至少一种金属污染物是Ti。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述盐是柠檬酸盐、酒石酸盐、苹果酸盐、丙二酸盐、乳酸盐或其组合中的至少一种。

在又一方面，提供了本文所述的工艺，其中所述盐是柠檬酸盐。