[发明专利]一种利用双膦酸萃取剂从钛白废酸中提取钪的方法

说明书

本申请属于从钛白废酸母液中提取钪和双膦酸萃取剂萃取技术领域，具体涉及一种利用双膦酸萃取剂从钛白废酸中萃取微量钪的方法。常见的用于钛白废酸中萃取钪的萃取剂，萃取率低，选择性相对较差，且易出现三相问题。本发明采用N,N‑正辛胺二（亚甲基苯次磷酸）(OADMPPA)为萃取剂，在高酸度的钛白废酸中萃取微量钪，萃取率单次可高达99.9%。本技术萃取时间短，效率高，操作简单，污染小，无乳化现象。

技术领域

本发明属于溶液萃取技术领域，具体涉及一种利用双膦酸萃取剂从钛白废酸中萃取钪的方法。

背景技术

钪在自然界难以富集，形成独立钪矿物，常与其他矿物伴生，其回收工艺复杂、回收率低、成本高，导致钪成为世界上最昂贵的金属之一，且缺乏可靠的供应和高昂的生产成本在一定程度上阻碍了钪在高端技术的应用。我国为全球第二大钛白粉生产国，全行业共产出废酸量约 8 000 kt /a。其中 Sc 平均质量浓度约为 10~20 mg/L，是良好的富钪二次资源。从提取方法上看主要有溶剂萃取法、固体材料吸附法、液膜萃取法、沉淀法等，其中溶剂萃取法具有操作简便、成本低、分离效果好等优点，广泛地应用于稀土和稀有金属分离。

目前，在各类溶剂萃取提钪技术或工艺中，P204-TBP-煤油萃取体系占主要地位。“一种用P204从含钪富铁酸液中萃取钪的方法”（CN103215447 A）,先采用N235除去含钪富铁酸液中的铁，再采用P204萃取有机相中的钪，其中，P204 萃取钪的能力较强，萃取率可高达99%，但其选择性相对较差，易出现三相问题。“一种钛白废酸中回收钪的方法”（CN103614560A）以20%P204+7%TBP+73%磺化煤油为萃取体系从钛白废酸中回收钪，能得到纯度达99.78%的钪，但是回收率仅能达到70%。“一种从钛白废酸和赤泥中选择性富集钪的方法”（CN110358937A）采用将P204或P507萃取剂灌注到硅基载体SiO2-P上合成固体吸附剂，从钛白废酸和赤泥中选择性富集钪，以废治废，解决了环境问题，但固体吸附剂担载量仅5%~65%，且不可重复使用，不适合大规模工厂化使用。“一种从钒钛铁尾矿浸出液中萃取钪的复合萃取剂，制备方法和萃取方法”（CN113151698 A）采用P204+P507+TTA复合萃取剂，通过协同增效作用，提高钪的萃取率，萃取率可达到93%，但分离困难的问题依旧存在，且TTA的加入对眼睛、呼吸系统和皮肤有较大刺激。“一种新型萃取剂从钛白废酸中提出氧化钪的新方法”（CN112095026 A）采用磷酸二辛脂+磷酸三丁酯作萃取剂，分离效果较好，但萃取率最高只能达到85%，且浸出过程会产生大量酸性废水，造成环境污染。

发明内容

常用的从钛白废酸中萃取钪的萃取剂为P204（二（2-乙基己基磷酸））、P507（2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯）、TBP（磷酸三丁酯）均为单官能团萃取剂，普遍存在选择性不强、易乳化、三相等问题，这在很大程度上限制了其在工业上大规模的应用。本专利发明了N,N-正辛胺二（亚甲基苯次磷酸）萃取剂在钛白废酸中萃取微量钪的方法。该萃取剂含有两个P(O)OH基团，能与钪形成螯合结构，萃取能力远远高于常用萃取剂，且对钪有较好选择性，且该萃取剂不需要预处理皂化，萃取剂用量较少、萃取速度较快。通过改变萃取条件，发现该萃取剂在钛白废酸母液中对钪有较好的萃取效果，在最优萃取条件下，萃取率能达到99.9%。

本发明采用一种双膦酸萃取剂从钛白废酸中萃取钪的方法，按照以下步骤进行：

（1）以钛白废酸母液为水相。

（2）以稀释剂配制的双膦酸萃取剂为有机相。

（3）将水相与有机相混合萃取，萃取后的混合溶液经分相，得到负载钪的有机相以及含有其他金属元素的萃余液。

其中，所述的水相中混合金属离子浓度为1~250 g/L，硫酸浓度为0.5~5 mol/L。

所述的双膦酸萃取剂为N,N-正辛胺二（亚甲基苯次磷酸），浓度为0.01~1.5 mol/L。