一种盐酸浸取钛铁矿生产富钛料流程中富集钪的方法技术

本发明专利技术公开了一种盐酸浸取钛铁矿生产富钛料流程中富集钪的方法，属于湿法冶金领域。钛铁物料经盐酸浸取得到浸出液，浸出液进入预浓缩器浓缩；浓缩后的浸出液进入冷却槽冷却，再经过滤器分离FeCl

【技术实现步骤摘要】
一种盐酸浸取钛铁矿生产富钛料流程中富集钪的方法
本专利技术属于湿法冶金领域，具体涉及一种盐酸浸取钛铁矿生产富钛料流程中富集钪的方法。
技术介绍
钪在地壳中的含量并不少，但只是过于分散，其独立矿物稀少，而且储量小。钪主要存在于基性岩和超基性岩的铁-镁矿物中，Sc2O3含量一般为5×10-4-100×10-4％，其浓度随矿脉的酸度增加而降低，钪在岩石和矿物中多以氧化物、硅酸盐和磷酸盐的形式存在，没有发现硫化物、砷化物或自然金属的钪矿物。自然界中含钪的矿物已发现有800多种，在花岗伟晶岩类型的富产物中几乎都可以找到钪，但含量却甚微，是典型的稀散元素，作为钪的独立矿物目前仅发现有钪钇矿、水磷钪矿、铁硅钪矿和钛硅酸稀金矿等少数几种，其品位Sc2O3＞0.05％矿资源更为少见，故钪没有独立资源。因此，钪只是在综合处理各类含钪矿物时进行综合回收，伴生钪的回收是否合理，取决于原料中钪的含量、主要矿物成分的提取加工规模、产出的含钪中间产品或废料中钪的富集程度以及富集工艺的成本等。在生产过程中综合回收钪时，钪在主要产品中的分布集中非常重要，而在废料(溶液、渣、渣泥)中富集和提取钪时，除了要使钪在废料中的富集程度尽可能提高外，还要保证不破坏主流程的顺行与平衡。目前，我国主要从钨渣、氯化烟尘和钛白废酸中提钪。攀枝花地区的钒钛磁铁矿是我国著名的三大共生矿之一，矿石中共生有铁、钒、钛三种主要的有益元素，同时还伴生有钴、镍、铬、锰、铜、硫、镓、钪及铂族元素。目前只实现了钒和钛元素的部分回收利用。攀枝花原矿中含钪0.0028％-0.0032％，铁精矿含钪为0.0009％-0.0015％，钛精矿含钪为0.0038％-0.0043％，这说明钪是亲钛元素并富集于钛精矿中。研究人员开展了大量从钛白废酸、高炉渣和选钛尾矿中直接提钪的研究工作，终因回收成本偏高，未能实现产业化。目前对钪的富集提取技术研究比较深入，适合于提钪的原料主要是钛白废酸、氯化渣和高炉渣。氯化渣采用水或稀盐酸(盐酸浓度5％-15％)浸取的方式使钪溶于盐酸并以钪离子(Sc3+)形态存在，高炉渣则需要用更高浓度的硫酸或盐酸(酸度15％～30％)在特定温度下进行浸取提钪，因此从废渣中浸取钪不仅需要酸和水，而且还需进行废水处理。相对于从废渣中回收钪，从钛白废酸中回收钪的成本则低得多，在钪的回收成本上三种原料的顺序为：高炉渣＞氯化渣＞钛白废酸。从溶液中对钪进一步富集时，现有的工艺都是采用萃取方法，萃取剂配方不尽相同，但主要使用的萃取体系都是酸性磷氧类萃取剂(如P204、P507)，该萃取体系在洗涤除杂过程中都需使用大量2～4mol/L的新盐酸，这部分新酸成本占到萃取提钪成本的80％左右，洗涤后的含酸废液还需通过石灰乳液进行中和处理，这又进一步增加了提钪的材料成本。另外采用上述三种原料提钪萃取后的萃余液也是含酸量较高的(10％～30％)废液，需进行中和处理，中和处理的材料费占总材料成本的10％～13％。中国专利CN1010579B描述的是用钛铁矿硫酸分解的钛液经水解析钛后的废酸，用酸性磷类和中性磷类萃取剂协同萃取钪，萃后有机相不经洗涤直接用氢氧化钠反萃，盐酸溶解，再经中性磷类萃取剂的萃取树脂色谱分离净化钪，最后萃取精制氧化钪。该专利虽然对初期的负载有机相不进行洗涤，可节省大量的洗涤剂成本和后续的无害化处理成本，但对萃取后的萃余液处理仍采用传统的石灰中和处理方式。中国专利CN1005565B一种从人造金红石中提取氧化钪的方法，通过硫酸浸出人造金红石、有机溶剂萃取、草酸沉淀的方法从高酸高钛的酸浸出母液中分离回收钪，该专利对含酸的萃余液也采用石灰中和的处理方法，权利要求点则是萃取工艺的环节。中国专利申请CN102312090A是从含钪矿物中加压浸出提取钪的方法，该专利技术用90～120g/L的硫酸溶液以液固比4：1，温度150～300℃、压力2～3Mpa的条件下在高压釜内浸取矿物，浸出母液过滤后用P507萃取剂进行萃取，负载有机相经洗涤、反萃后得到固体初级富钪物，再用盐酸对初级富钪物进行二次溶解，添加沉淀剂使钪沉淀，得到的富钪沉淀物再次采用溶剂萃取方式进行富集，最后煅烧得到粗氧化钪，该专利的虽也采取了加压浸出含钪矿物的工艺，但对钪的富集流程仅侧重于溶剂萃取工艺的选择上，对整体流程的经济性和各种物料的可循环性方面都没有合理的优化。另一类不同的从矿物中提取钪的流程方法，如中国专利ZL89109624.8从矿石中萃取钪的方法，该方法是从锆英石中萃取钪的方法，将锆英石砂送入一个约1000℃的流态化床氯化器，以产生一个蒸汽相(主要是氯化锆和氯化硅)和固态残余物，用酸性水浸出该固态残余物，用含辛烷基磷酸酯的有机物萃取该浸出母液，在用胺盐溶液反萃出钪的沉淀物，焙烧沉淀物得到氧化钪，该专利除对萃取工艺进行权利要求外，还重点对流态化的氯化流程进行了专利保护。除以矿物为原料提取钪的方法外，还有一类是利用钛白废酸通过浸取含钪的工业废渣或含钪矿物来提取钪的专利方法。如中国专利申请CN102030355A描述的是利用钛白粉厂的废酸从锌矿中提取三氧化二钪的工艺，该专利的技术特点是在锌矿石的废酸浸出液中通过反复利用废酸和石灰乳液控制溶液的pH值，来实现不同组分的沉淀分离，然后将含钪沉淀用新硫酸溶解，调整pH值后，用草酸沉钪，含钪沉淀物经两次盐酸溶解，草酸沉淀最后煅烧得到三氧化二钪。该专利的特点是采用pH值的控制来实现锌矿中有价金属的溶解和浸出液中钪的沉淀，但由于钛白废酸中含有较高的铁离子浓度，调整pH的过程也会需要消耗大量的石灰乳液，这在经济上是否合理，该专利没有数据比较。中国专利申请CN102011010A是用钛白水解废酸浸取含钒钢渣萃取钒、镓和钪的方法，该专利用钛白废酸浸取含钒钢渣，再用酸性磷和中性磷类萃取剂萃取浸出液中的钒、镓和钪，再通过稀硫酸溶液反萃钒和镓，通过NaOH+乙醇溶液反萃钪，充分利用含钒钢渣中的CaO在浸取过程消耗钛白废酸中的H2SO4，以免萃余液的中和处理成本，具有明显的经济优势，但酸浸后的废渣还是需要用石灰中和以达到废弃物堆放标准。通过上述对现有三种不同原料提钪工艺的描述说明，即便是在综合回收方式下，现有的工艺提钪成本也是很高的。本专利技术提供了一种比上述三种方式更具经济性的提钪工艺，即从盐酸浸取钛铁物料生产富钛料流程的浸出母液中富集提钪。在我国用盐酸浸取钛铁物料的研究己有三十多年的历史，直接加压盐酸浸出法是其中较为成熟的方法，目前已有产业化应用。该工艺中主要采用喷雾焚烧法(或称Ruther法)对浸出母液中Cl-进行回收再利用。在盐酸加压浸出钛铁物料过程中钪元素进入浸出母液中，使得含钪的浸出母液成为进一步富钪的原料液。由于一般盐酸法富钛料生产线的产量规模都比较大，加之浸取工艺采用的液固比也较高(一般为2.5～4)，因此，在生产流程中将产生大量的浸出母液，从浸出母液中提取高价值的钪也就更有意义。在生产富钛料流程中，钛铁矿经盐酸加压浸出后，通过固液分离机(如隔膜压滤机)使浸出母液与固体物料分离，浸出母液进入盐酸回收系统，通过喷雾焚烧系统使其中的HCl得到再生，再生酸将用于钛铁矿的下一次浸取过程。其流程在专利申请CN102352437A“一种处理钛铁物料盐酸浸出液的方法”中进行了详细描述，具体工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盐酸浸取钛铁矿生产富钛料流程中富集钪的方法，其特征在于，包括下述步骤：(a)钛铁物料经浸取液(12)加压浸取、固液分离后得到浸出母液(1)，浸出母液(1)分流成循环浸出母液(3)和焚烧浸出母液(2)；(b)浓缩与冷却：焚烧浸出母液(2)进入预浓缩器进行浓缩，浓缩后得到的萃取原液(7)，萃取原液(7)进入冷却结晶槽冷却，冷却结晶后经固液分离去除FeCl

【技术特征摘要】
1.一种盐酸浸取钛铁矿生产富钛料流程中富集钪的方法，其特征在于，包括下述步骤：(a)钛铁物料经浸取液(12)加压浸取、固液分离后得到浸出母液(1)，浸出母液(1)分流成循环浸出母液(3)和焚烧浸出母液(2)；(b)浓缩与冷却：焚烧浸出母液(2)进入预浓缩器进行浓缩，浓缩后得到的萃取原液(7)，萃取原液(7)进入冷却结晶槽冷却，冷却结晶后经固液分离去除FeCl2·4H2O结晶(8)，得到萃取液(13)，所述冷却结晶槽的冷却介质为1-3mol/L的NaOH溶液(14)，该NaOH溶液(14)在换热后作为反萃剂循环使用；(c)萃取：萃取液(13)采用萃取剂萃取，分离负载有机相(16)与萃取贫液(15)，用盐酸洗涤剂(9)洗涤负载有机相(16)，洗涤后得到净化负载有机相(17)；洗涤废液(10)返回盐酸回收系统一级吸收塔；所述萃取贫液(15)和冷却结晶的FeCl2·4H2O晶体(8)返回生产富钛料流程中的盐酸回收系统的焚烧炉；所述盐酸洗涤剂(9)为盐酸回收系统二级吸收塔的再生盐酸；(d)反萃取：净化负载有机相(17)用1-3mol/L的NaOH溶液(14)反萃取，过滤反萃液得到富钪固体物，过滤后的碱性滤液返回换热器再用于反萃取。2.根据权利要求1所述一种盐酸浸取钛铁矿生产富钛料流程中富集钪的方法，其特征在于，步骤(a)所述的钛铁物料为TiO2含量40-50wt％的含钪钛铁矿或由含钪钛铁直接还原新流程生产的钛渣。3.根据权利要求1所述一种盐酸浸取钛铁矿生产富钛料流程中富集钪的方法，其特征在于，步骤(a)所述浸取液(12)为盐酸溶液，其中HCl浓度为15～20w...

【专利技术属性】
技术研发人员：车小奎，陈树忠，陈松，英明，郑其，王力军，王雷，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11