[发明专利]从钛铁矿中回收钪

说明书

一种金属钪的氧化物提取方法。

钪在地壳中的丰度很低，约为6×10^-4%。其独立的工业矿物资源极少。工业上主要从加工处理铀矿，钨矿，锡矿和钛铁矿等过程中回收钪。由于钪含量很低，从矿物中回收钪，一般需经过三个阶段：（1）初期富集阶段;（2）分离净化阶段和（3）精制得大于99%SC₂O₃阶段。

在初期富集和分离净化钪阶段，溶剂萃取法是主要方法。根据文献〔1〕评论，从低含钪量（10^-3-5×10^-2克/升SC₂O₃）的硫酸盐或盐酸盐溶液中富集钪，用二-（2-乙基己基）磷酸（简称D2EHPA）比较合适。而从含大于1%SC₂O₃富集物中分离净化钪，则可用丁酯从盐酸或硝酸溶液中萃取钪。最后经草酸沉淀精制得大于99%Sc₂O₃。

硫酸法分解钛铁矿时，水解除钛后的废硫酸液中含有钪。回收这部分钪，文献〔1〕中虽有苏联用〔二（2-乙基己基）磷酸〕萃取富集钪实例，但钛铁矿产地不同，钪和其它元素含量不同，〔二（2-乙基己基）磷酸〕萃取富集钪的结果也不同。如，我国广东广西的钛铁矿约含0.004-0.006%钪。经硫酸法分解制造钛白粉时，水解除钛后的硫酸液中含10-20毫克/升钪，杂质Fe，TiO₂含量各约30-40克/升，还有每升数克的Ca，Mg。而Si，Al，Ln系元素，As，V等含量也比钪高。在攀枝花60%TiO₂的钛渣中，Al₂O₃+SiO₂+Mg的含量约占30%，CaO约占3%，∑Fe约占2%，V₂O₅约占0.5%，即使Cr₂O₃的含量（约0.02%）也比钪高一个数量级。它经硫酸分解制造钛白粉时，水解除钛后溶液中含钪仅5-8毫克/升。在这样组成复杂，杂质含量又高的硫酸介质中用〔二（2-乙基己基）磷酸〕萃取富集钪，结果并不理想。如：

当水相〔H⁺〕＝5-7MOL，Sc＝8.0毫克/升，TiO₂＝5.4克/升（其他杂质不分析，以下同）时，用0.5M〔二（2-乙基己基）磷酸〕-煤油萃取钪，相比O/A＝1/20，平衡15分钟，钪的萃取率并不高（表1）：

表1    酸度对0.5M〔二（2-乙基己基）磷酸〕

-煤油萃取钪的影响

水相平衡酸度 Sc萃取率 TiO₂萃取率

〔H⁺〕，MOL % %

5.1    87.50    12.96

5.8    81.25    11.11

6.1    62.50    12.96

6.6    62.50    14.81

同时，随着水相中Sc，Ti含量增加，Sc的萃取率明显下降。当Sc的含量高到20毫克/升左右，TiO₂含量大于10克/升时，在同样的〔二（2-乙基己基）磷酸〕萃取条件下，Sc的萃取率仅50%左右。而且，当用H₂SO₄等洗涤萃后有机相中钛时，即使加入双氧水络合钛，也不能将Sc富集到10%。在多次洗涤过程中，Sc反而损失了5-10%。同样，在磷酸三丁酯分离净化钪（HCl介质）时，萃入有机相的钪需用约7MOL HCl多次洗涤除钛。洗涤时加入H₂O₂后，洗涤效率提高了，但操作环境却变坏了（逸出氯气）。