[发明专利]从氧氯化锆废液中综合回收多种元素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及回收氧氯化锆废液的综合利用领域，特别地，涉及一种从氧氯化锆废液中综合回收多种元素的方法。

背景技术

稀土元素是指镧系元素及与其关系密切的钪、钇元素。稀土元素被广泛用于功能材料的制造，是发展高技术产业的关键元素，有人认为随着稀土元素的不断开发利用，将会在全球范围内引发一场新的技术革命。早期由于稀土元素分离提纯生产和应用水平低下，稀土元素只被作为工业“味精”使用，随着科技的进步现在稀土元素已被大量用来制造高技术材料，如“固体燃料电池材料”“催化剂材料”“激光晶体材料”等等。由于稀土元素被使用的数量愈来愈多，回收再利用报废功能材料中的稀土资源，就成为稀土生产企业的一项重要任务。目前钪的回收利用主要集中在钛白废酸中回收氧化钪，钛白废酸中钪含量约为10～25mg/L。

氧氯化锆(ZrOCl₂·8H₂O)是制取二氧化锆、硫酸锆、硝酸锆、碳酸锆的中间体。国内通常采用碱熔工艺生产。生产氧氯化锆时的浓缩工艺过程中结晶析出后的剩余溶液称为结晶氧氯化锆废液，简称氧氯化锆废液。氧氯化锆废液呈酸性，其中除含残留的锆元素外，还有铁、铝、钠、硅等及其它杂质。由于上述杂质的存在，氧氯化锆废液循环使用会造成结晶母液中杂质量的积累，直接影响氧氯化锆的产品质量。为保证氧氯化锆的质量，大多企业对母液残液通常不循环使用或循环使用一次后即稀释排放。据统计，每生产1吨氧氯化锆约生成0.5吨氧氯化锆废液。氧氯化锆废液直接稀释后排放，不但浪费资源而且污染环境。为了降低对环境的污染，现有技术多对氧氯化锆废液进行中和处理，采用氢氧化钠溶液进行中和，中和后加压过滤，所得滤液可达标排放。滤渣则用于回收其中的锆资源。含锆滤渣是一种含水量较高的胶状聚合物，外观呈淡黄绿色，主要成分有可溶性锆、水、二氧化硅、锆英砂、少量的铁、铝、钠等及其它杂质，其中固体含量为20％左右。产生的大量废渣为低放射性工业固体废弃物。多需修建渣场堆放。同时还需按照相关规定进行规范的堆放和管理，费用昂贵。

发明内容

本发明目的在于提供一种从氧氯化锆废液中综合回收多种元素的方法，以解决现有技术中对于氧氯化锆废液中多种矿物无法有效回收利用的技术问题。

本发明提供了一种从氧氯化锆废液中综合回收多种元素的方法，包括以下步骤：1)除铁、铀：对氧氯化锆废酸进行除铁铀萃取，得到萃余液I和负载有机相I，对负载有机相I进行分步反萃得到铁富集物和铀富集物；2)钍、钪富集：采用有机相II对萃余液I进行萃取，得到萃余液II和负载有机相II，将负载有机相II采用酸洗杂，得到洗液，洗液碱沉得到钍富集物，洗涤后负载有机II反萃得到含钪碱饼；3)高纯氧化钪制备：采用有机相III萃取含钪碱饼酸溶料液，得到萃余液III和负载有机相III，负载有机相III经洗涤、反萃，得到第一锆富集物，萃余液III沉淀之后酸溶，再用有机相IV萃取，反萃之后草酸沉淀，灼烧得到高纯氧化钪；4)稀土、锆、钛富集：萃余液I调整酸度，采用有机相V萃取，得到萃余液V和负载有机相V，负载有机相反萃，反萃液碱沉得到第二锆富集物，将洗液I并入萃余液V，蒸发浓缩，得到回收酸和残液，残液水解沉淀，过滤得到钛富集物和氯化稀土溶液。

进一步地，还包括对负载有机相II进行预处理得到含钪碱饼，对含钪碱饼进行高纯氧化钪制备，预处理包括两步酸洗除杂和碱反萃，其中两步酸洗除杂包括以下步骤：a)对负载有机相II进行第一酸洗得到洗液I和洗涤负载有机相；b)对洗涤负载有机相进行第二酸洗得到洗液II和酸洗负载有机相；优选预处理包括对负载有机相II依序进行两步酸洗和碱反萃取得到含钪碱饼，对含钪碱饼进行酸溶后进行高纯氧化钪制备；优选对洗液II进行回收酸处理后得到循环酸和富钍残液；优选回收酸步骤是在扩散渗析器中进行。

进一步地，洗酸I中所用酸液为浓度为3～6mol/L的盐酸中加入双氧水，酸液中双氧水的浓度为1～10％；优选洗酸II中所用酸为浓度2～4mol/L的硫酸。

进一步地，氧氯化锆废液的酸度为3～6mol/L，其中Sc₂O₃含量为0.5～15g/L，Zr含量为15～25g/L，REO含量为5～15g/L，Ti含量为10～20g/L，Th含量为0.5～15g/L，U含量为0.1～0.5g/L。