СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СКАНДИЙСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ Российский патент 1995 года по МПК C22B59/00 

Изобретение относится к области металлургии, в частности гидрометаллургии цветных металлов, и может быть использовано для получения скандиевых концентратов из различных отходов производства.

Известен способ получения скандийсодержащих концентратов (прототип), заключающийся в следующем. Скандийсодержащий кислый раствор приводят в контакт (пропускают через сорбционную колонку) с ионитом. После сорбции скандия ионит (сорбент) промывают и осуществляют десорбцию скандия карбонатсодержащим раствором с получением скандиевого элюата.

Недостатки известного способа неудовлетворительная степень очистки скандия от примесей и сравнительно невысокое содержание скандия в целевом продукте.

Цель изобретения обеспечение условий повышения степени очистки скандия от примесей и увеличения скандия в целевом продукте.

Данная цель достигается способом получения скандийсодержащих концентратов, который включает в себя сорбционное извлечение скандия из кислых растворов, промывку сорбента, десорбцию скандия карбонатсодержащим раствором, с получением элюата и отличается от ранее известного способа тем, что элюат обрабатывают минеральной кислотой до рН 1,0, вводят щелочной реагент до рН 1,8-2,2, полученный оксигидратный осадок отделяют от раствора фильтрованием, из фильтрата осаждают малорастворимые соединения скандия, осадок отделяют фильтрованием, промывают, сушат и прокаливают. Отличием является также то, что карбонатный элюат после обработки минеральной кислотой до рН ≅ 1 нагревают до 60-100^оС и выдерживают при этой температуре 15-60 мин. Другое отличие способа заключается в том, что в элюат после обработки минеральной кислотой и щелочным реагентом, последовательно вводят сульфат натрия и хлорид бария в количестве по 2-5 г/дм³ каждого реагента.

Вышеперечисленная совокупность отличительных признаков обеспечивает получение технического результата, заключающегося в повышении степени очистки скандия от примесей и увеличении содержания скандия в целевом продукте.

Сущность способа заключается в следующем. Раствор, полученный в результате переработки различных видов скандийсодержащего сырья и содержащий, г/дм³ скандий 0,01-0,10; торий 0,02-0,05; цирконий 0,06-0,90; титан 0,2-0,5 и др. (алюминий, РЗЭ, магний, кальций, натрий, калий), приводят в контакт с ионитом (сорбентом). После промывки смолы осуществляют десорбцию скандия и сопутствующих металлов карбонатным раствором.

Карбонатный элюат нейтрализуют минеральной кислотой до рН ≅ 1,0, нагревают до 60-100^оС и выдерживают при этой температуре в течение 15-60 мин. Раствор обрабатывают щелочным реагентом до рН 1,8-2,2 и последовательно вводят сульфат натрия и хлорида бария (по 2-5 г/дм³ каждого реагента). Осадок отделяют от раствора фильтрованием, из фильтрата осаждают малорастворимые соединения скандия, например оксалат. После промывки осадок оксалатов сушат и прокаливают с получением скандийсодержащего концентрата.

П р и м е р 1. Осветленный раствор, полученный в результате гидроразмыва отработанного плава титановых хлораторов и содержащий, г/дм³: скандий 0,050; торий менее 0,002; цирконий 0,62; титан 0,2 и др. приводят в контакт в динамических условиях с амфолитом на основе полиэтиленполиамина (ПЭПА), 3-хлор-1,2-эпоксипропана (эпихлоргидрина ЭПХГ) и пиридина с группами α-метиленфосфоновой кислоты. Сорбцию ведут до появления в фильтрате ионов скандия (0,002 г/дм³). Для отмывки от примесей проводят кислотно-щелочную обработку ионита. Десорбцию скандия и сопутствующих ему металлов осуществляют 3н. раствором карбоната натрия с получением элюата (рН 9,5), содержащего, г/дм³: скандий 0,3; цирконий 4,0; торий 0,003, титан 0,05 и др.

Элюат нейтрализуют до рН 0,8, нагревают раствор до 80^оС и выдерживают в течение 20 мин при перемешивании. Нейтрализованный раствор обрабатывают щелочным реагентом (раствором гидроксида натрия) до рН 2,0. В образовавшуюся пульпу вводят сульфат натрия (3,6 г/дм³) и хлорид бария (3,6 г/дм³). После перемешивания осадок отделяют фильтрованием, сушат и прокаливают. Фильтрат (Т=70^оС) перерабатывают по двум вариантам:
1) фильтрат обрабатывают раствором гидроксида натрия до рН 6,0, осадок отделяют от раствора, промывают, сушат и прокаливают;
2) фильтрат обрабатывают щавелевой кислотой в количестве 150% от стехиометрически необходимого для осаждения оксалата скандия, пульпу выдерживают в течение 4 ч, осадок отделяют от раствора, промывают, сушат и прокаливают.

Результаты опытов приведены в табл. 1.

Из представленных в табл. 1 данных следует, что использование предлагаемого способа для получения скандиевых концентратов гораздо предпочтительней, чем известного: содержание скандия в целевом продукте увеличивается с 10% до 60% (или в пересчете на оксид с 15% до 92%) и степень (коэффициент) очистки скандия от примесей повышается с 4,2 до 824,0, т.е. почти в 200 раз.

П р и м е р 2. Карбонатный элюат, содержащий, г/дм³: скандий 0,3; цирконий 4,0, рН 9,5, нейтрализуют до рН ≅ 1,0 и обрабатывают щелочным реагентом (раствором гидроксида натрия) до определенных значений рН. После отделения образовавшегося осадка в фильтрате определяют содержание скандия и циркония. На основании результатов анализа рассчитывают степень осаждения скандия и циркония и степень очистки скандия и циркония.

Экспериментальные данные приведены в табл. 2.

Приведенные в табл. 2 данные показывают, что при обработке раствора щелочным реагентом до рН менее 1,8 не происходит удовлетворительной очистки скандия от циркония (α_оч <10), а при рН свыше 2,2 возрастают потери скандия с осадком оксигидрата циркония до 50% от исходного. Оптимальными параметрами процесса осаждения циркония, как показывают опытные данные, являются значения рН 1,8-2,2.

П р и м е р 3. Карбонатный элюат (рН 9,5), содержащий, г/дм³: 0,3 скандий, цирконий 4,0, нейтрализуют до рН 1,0 и обрабатывают щелочным реагентом до рН 1,8-2,2 по двум вариантам без термообработки и с выдержкой перед введением щелочного реагента при температуре 80^оС в течение 20 мин. Образовавшийся осадок отделяют от раствора, в фильтрате определяют содержание скандия и циркония.

Результаты опытов приведены в табл. 3.

Представленные в табл. 3 результаты свидетельствуют о том, что проведение операции термообработки нейтрализованного раствора перед обработкой щелочным реагентом резко увеличивает степень очистки скандия от циркония по сравнению с опытами в аналогичных условиях, но без термообработки.

Опытные данные по определению оптимальных условий осуществления процесса приведены в табл. 4.

Из данных таблицы 4 видно, что оптимальными условиями осуществления процесса термообработки нейтрализованного раствора являются: температура 60-100^оС, продолжительность 15-60 мин. Выход одного или обоих параметров за нижнюю границу условий резко снижает степень очистки скандия от циркония. Верхняя граница условий определена только соображениями экономии времени и расхода пара на поддержание заданной температуры, т.к. увеличение продолжительности выдержки или температуры не приводит к улучшению выходных показателей.

П р и м е р 4. В раствор, полученный после нейтрализации карбонатного элюата до рН 1,0, выдержки раствора при 60^оС в течение 15 мин, обработки щелочным реагентом до рН 2,0 и содержащий, г/дм³: 0,3 скандия и 0,030 циркония, вводят различные количества сульфата натрия и хлорида бария. После отделения осадка в фильтрате определяют содержание скандия и циркония.

Результаты опытов приведены в табл. 5.

Из приведенных в табл. 5 данных следует, что для доизвлечения циркония из раствора сульфат натрия и хлорид бария должны быть взяты в количествах по 2-5 г/дм³ каждого реагента.

Результаты приведенных в примерах экспериментальных данных свидетельствуют о том, что цель изобретения повышение степени очистки скандия от примесей и увеличение содержания оксида скандия в целевом продукте достигается при следующих условиях осуществления процесса:
выдержка нейтрализованного раствора при температуре 60-100^оС в течение 15-60 мин;
обработка раствора щелочным реагентом до рН 1,8-2,2;
обработка пульпы сульфатом натрия и хлоридом бария в количествах по 2-5 г/дм³ каждого реагента.

Использование: для получения скандиевых концентратов из различных отходов производства. Сущность: скандий из кислых растворов извлекают сорбцией, сорбент промывают, десорбцию скандия ведут карбонатсодержащим раствором с получением элюата, который обрабатывают минеральной кислотой до pH≅ 1,0. Вводят щелочной реагент до рН 1,8 2,2. Полученный оксигидратный осадок отделяют от раствора фильтрованием. Из фильтрата осаждают малорастворимые соединения скандия. Осадок отделяют фильтрованием, промывают, сушат и прокаливают. 2 з. п. ф-лы, 5 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СКАНДИЙСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ, включающий сорбционное извлечение скандия из кислых растворов, промывку сорбента, десорбцию скандия карбонатсодержащим раствором с получением элюата, отличающийся тем, что элюат обрабатывают минеральной кислотой до рН≅1,0, вводят щелочной реагент до рН 1,8-2,2, полученный оксигидратный осадок отделяют от раствора фильтрованием, из фильтрата осаждают малорастворимые соединения скандия, осадок отделяют фильтрованием, промывают, сушат и прокаливают. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что карбонатный элюат после обработки минеральной кислотой до рН≅1 нагревают до 60-100^oС и выдерживают при этой температуре 15-60 мин. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в элюат после обработки минеральной кислотой и щелочным реагентом последовательно вводят сульфат натрия и хлорид бария в количестве по 2-5 г/дм³ каждого реагента.