專利名稱：河道淤砂的提鈧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對鈧的提取方法，尤其是一種從河道淤砂中提取鈧產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
鈧是21世紀(jì)先進(jìn)材料的基礎(chǔ)原料之一，也是改變傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的新秀元素之一，它的使用范圍正處于上升期和擴張期，它主要應(yīng)用在航空航天等高科技領(lǐng)域。目前，鈧多賦存于天然的礦物中，而大自然中的礦物質(zhì)是有限的，現(xiàn)階段，從礦物中提取鈧的普遍方法是試料預(yù)處理—磁選或(電選)—鈧精礦—鹽酸加助溶劑浸出—萃取—酸洗—反萃—草酸精致—焙燒—氧化鈧，由于礦產(chǎn)資源有限，礦物資源不可再生，而且這種從礦物中提取鈧的方法費用高，造成鈧產(chǎn)品不利于市場的競爭。此外，這種鈧提取方法對礦產(chǎn)的采掘容易破壞生態(tài)環(huán)境，在生產(chǎn)過程中也會對環(huán)境造成一定的污染。
隨著國內(nèi)高品位的含鈧天然礦物的不斷枯竭，鈧產(chǎn)品價格又居高不下，而生產(chǎn)鈧又是必不可少的，這給提取鈧的專家們提出了一個新的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種河道淤砂的提鈧方法，從江河的淤砂中提取鈧，變廢為寶，使鈧資源得到充分利用，降低鈧產(chǎn)品價格，擴大應(yīng)用范圍。
本發(fā)明的具體方案是一種河道淤砂的提鈧方法，其特征在于取直徑小于2mm淤砂為原料，按如下步驟進(jìn)行(1).從淤砂中選出鈦輝石精礦先用篩孔為80目的振動篩分級，再用螺旋選礦機和螺旋溜槽分別重選80目的淤砂，拋去37.5％的尾礦；為了提高含鈧品位，保證單體解離，重選精礦合并進(jìn)入球磨與螺旋分級機構(gòu)成的閉路循環(huán)，控制粒度為200目，送入弱磁選機，磁性產(chǎn)品為鐵精礦；非磁性部分經(jīng)高梯度磁選，可拋去50.81％的尾礦，精礦經(jīng)水力旋流器分級，控制粒度為400目，400目進(jìn)入搖床重選；重選尾礦棄去，中礦返回流程，精礦干燥后進(jìn)入電選；電選尾礦并入搖床中礦，精礦則為鈦輝石精礦。
(2)、從鈧精礦中提取鈧(A)、鈧的浸出細(xì)磨至-320目的鈧精礦，在鈦反應(yīng)釜中加入鹽酸，濃度為22.8％，液固比為2.5∶1，加入7#助溶劑30～50g/t，浸出溫度88℃～95℃，攪拌8.5～10.5小時。
(B)、萃取原液的制取取浸液200ml加熱至90℃，加入Na2SO49～12g攪拌20分鐘，再加入NaClO34～5.5g繼續(xù)攪拌20分鐘，然后用Na2CO3調(diào)整PH＝2.3，這時溶液呈桔紅色，不斷地攪拌2～3小時左右，靜置1小時左右后過濾，濾液為萃取所用的原液。
(C)、鈧的萃取取原液1000ml，調(diào)整PH＝1.26，加入48～50ml磷酸三丁脂和3～5ml煤油，攪拌3分鐘，靜置20分鐘棄水相，水洗2～4次，每次攪拌3分鐘，靜置20分鐘棄水相，接著進(jìn)行二次反萃取，每次加入5％的鹽酸42～56ml，振蕩1～2分鐘，靜置30分鐘，分出萃取液。
(D)、鈧的轉(zhuǎn)相添加萃取液量10～18％的草酸于萃取液中，攪拌，用NaOH調(diào)整PH＝4.5，靜置過濾，濾渣即為鈧的初產(chǎn)品。
(E)、鈧的提純再次采用上述步驟(A)、(B)、(C)和(D)處理初產(chǎn)品，再將濾渣放入箱式電爐進(jìn)行高溫灰化，溫度控制在1000℃以下，當(dāng)產(chǎn)品為白色粉未時，即得氧化鈧。
(F)、金屬鈧的制取將步驟(5)所得純度為87.27％的粗鈧用真空冶金設(shè)備還原，可制得金屬鈧。
本發(fā)明中所述河道淤砂經(jīng)化學(xué)分析主要含有的礦物有鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、鈦輝石、角閃石、斜長石、綠泥石、石英、方解石、云母等，而各個礦物的含鈧量見下表1表1河道淤砂中主要礦物含鈧量(g/t)

從表1可以看出，在河道淤砂中每噸鈦鐵礦中含鈧為101g，鈦輝石含鈧最高，為121g/t，它們是河道淤砂中含鈧的主要礦物，是回收的主要對象，也是河道淤砂中提鈧的主要成分；含鈧量相對較高的有角閃石，鈦磁鐵礦；其石英、斜長石、綠泥石等含鈧量均低于原礦的含鈧量(6.6g/t)，可以在鈧精選的選別過程中經(jīng)重選，磁選、電選等步驟中除去。
由于河道淤砂中鈦輝石的含鈧較高，又可以從河道淤砂中選出鈦輝石精礦，因此，本發(fā)明的第一環(huán)節(jié)，就是從淤砂中提取鈦輝石精礦。
本發(fā)明在得到鈦輝石精礦后，采用浸出工藝提取含鈧浸液，再對浸出液處理獲得原液，又將原液進(jìn)行萃取，可得如下萃取結(jié)果表2

表2是4次實驗結(jié)果表，從表2可知總的實際萃取率為90.27％，比理論值低3.49％，說明對原液萃取提鈧的工藝是可行的。
對萃取液處理后得到料液，再采用草酸沉淀法實現(xiàn)鈧的轉(zhuǎn)相，試驗結(jié)果見表3表3

沉淀量即為鈧的粗產(chǎn)品，達(dá)到了提鈧的目的，而且回收率高。
為了得到品位高的鈧產(chǎn)品，可采用重復(fù)步驟來達(dá)到更高的純度，最終可得到的SC2O3，品位為99.85％的最終鈧產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果是1、開發(fā)河道淤砂可變廢為寶，節(jié)約礦產(chǎn)資源，符合可持續(xù)發(fā)展的國家產(chǎn)業(yè)政策。
2、河道淤砂提鈧資源充分，不受限制，分布廣泛，成本廉價，鈧產(chǎn)品售價低，可在市場占有明顯的競爭優(yōu)勢。
3、河道淤砂提鈧不會破壞生態(tài)環(huán)境，有利于環(huán)境保護，提鈧后淤砂更為潔凈，用于建筑業(yè)有利于提高混凝土質(zhì)量，對工程建設(shè)十分有利。
4、經(jīng)濟效益明顯，以生產(chǎn)1Kg的SC2O3計，純度為99.99％的SC2O3，國內(nèi)價為3萬元/Kg，美國市場為2500美元/Kg，本發(fā)明生產(chǎn)的純度為99.85％的SC2O3售價可在2萬元//Kg，按本發(fā)明的技術(shù)指標(biāo)算，每噸淤砂可回收SC2O3的量為4.06克，則每噸淤砂產(chǎn)值可達(dá)81元。


圖1是本發(fā)明從河道淤砂提取鈦輝石精礦的工藝流程圖；圖2是從鈦輝石精礦提取鈧的工藝流程圖。
具體實施方案采用長江重慶段河道淤砂，取樣60t，已除去卵石，最大粒度＜2mm；1.從淤砂中選出鈦輝石精礦先用篩孔為80目的振動篩分級，再用螺旋選礦機和螺旋溜槽分別重選80目的淤砂，拋去37.5％的尾礦。為了提高含鈧產(chǎn)品，保證單體解離，重選精礦合并進(jìn)入球磨與螺旋分級機構(gòu)成的閉路循環(huán)，控制粒度為200目，送入弱磁選機，磁性產(chǎn)品為鐵精礦。非磁性部分經(jīng)高梯度磁選，可拋去50.81％的尾礦，精礦經(jīng)水力旋流器分級，控制粒度為400目，400目進(jìn)入搖床重選。重選尾礦棄去，中礦返回流程，精礦干燥后進(jìn)入電選。電選尾礦并入搖床中礦，精礦則為鈦輝石精礦。精礦指標(biāo)為產(chǎn)率4.26％，品位96.23g/t，回收率61.33％。在各步驟中所用的設(shè)備及廠家、最佳工藝參數(shù)如表4
表4

由于鈧鹽的可溶性，因此，本發(fā)明第二環(huán)節(jié)就是通過濕法冶金從鈦輝石精礦中提取鈧。2.從鈦輝石精礦中提取鈧(1)、鈧的浸出取30000g細(xì)磨至-320目的鈧精礦，在鈦反應(yīng)釜中加入鹽酸，濃度為22.8％，液固比為2.5∶1，加入7#助溶劑45g/t，浸出溫度90℃，攪拌9小時，可得品位為13.5g/t的含鈧浸液，其浸出率為80.28％，浸出設(shè)備鈦反應(yīng)釜由寶雞有色金屬加工廠生產(chǎn)。
(2)、萃取原液的制取浸液中大量三價鐵離子影響了鈧的品位，為了除鐵，取浸液200ml加熱至90℃，加入Na2SO48g攪拌20分鐘，再加入NaClO33.5g繼續(xù)攪拌20分鐘，然后用Na2CO3調(diào)整PH＝2.3，這時溶液呈桔紅色，不斷地攪拌3小時左右，靜置1小時左右后過濾，濾液即為原液；其含鈧品位由13.5g/t升至17g/t；濾渣為鐵礬，可作為副產(chǎn)物。
(3)、鈧的萃取取原液1000ml，調(diào)整PH＝1.26，加入52ml磷酸三丁脂和3.5ml煤油，攪拌3分鐘，靜置20分鐘棄水相，水洗3次，每次攪拌3分鐘，靜置20分鐘棄水相，接著進(jìn)行二次反萃取，每次加入5％的鹽酸46ml，振蕩1～2分鐘，靜置30分鐘，分出萃取液，此時總的萃取率為90.27％；萃取設(shè)備4組，萃取槽自制。
(4)、鈧的轉(zhuǎn)相添加萃取液量12％的草酸于萃取液中，攪拌，用NaOH調(diào)整PH＝4.5，靜置過濾，濾渣即為鈧的初產(chǎn)品，初產(chǎn)品含鈧為87.27％，轉(zhuǎn)相回收率為90.47％，轉(zhuǎn)相設(shè)備鈦桶由寶雞鈦廠生產(chǎn)。
(5)、鈧的提純再次采用上述步驟(1)、(2)、(3)和(4)處理初產(chǎn)品，再將濾渣放入箱式電爐進(jìn)行高溫灰化，溫度控制在1000℃以下，當(dāng)產(chǎn)品為白色粉未時，即得純度為99.85％的氧化鈧，高溫灰化設(shè)備箱式電爐由寶雞鈦廠生產(chǎn)。
(6)、金屬鈧的制取將步驟(5)所得純度為87.27％的粗鈧用真空冶金設(shè)備還原，可制得純度為97.38％金屬鈧，真空冶金設(shè)備自制。
按本發(fā)明處理60t淤砂最終可得純度為99.85％的SC2O3為60t×6.6g/t×61.33％×80.28％×90.27％×90.47％×1.53＝243.6g式中60t為淤砂量；6.6g/t為淤砂含鈧品位；61.33％為鈧精礦回收率；80.28％為鈧的浸出率；90.27％為鈧的總萃取率；90.47％為鈧轉(zhuǎn)相的回收率；1.53為SC2O3/Sca的轉(zhuǎn)換系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種河道淤砂的提鈧方法，其特征在于取直徑小于2mm淤砂為原料，按如下步驟進(jìn)行(1).從淤砂中選出鈦輝石精礦先用篩孔為80目的振動篩分級，再用螺旋選礦機和螺旋溜槽分別重選80目的淤砂，所得重選精礦合并進(jìn)入球磨與螺旋分級機構(gòu)成的閉路循環(huán)，控制粒度為200目，送入弱磁選機，磁性產(chǎn)品為鐵精礦；非磁性部分經(jīng)高梯度磁選，所得精礦經(jīng)水力旋流器分級，控制粒度為400目，400目進(jìn)入搖床重選；重選尾礦棄去，中礦返回流程，精礦干燥后進(jìn)入電選；電選尾礦并入搖床中礦，精礦則為鈦輝石精礦；(2)、從鈧精礦中提取鈧(A)、鈧的浸出細(xì)磨至-320目的鈧精礦，在鈦反應(yīng)釜中加入鹽酸，濃度為22.8％，液固比為2.5∶1，加入7#助溶劑30～50g/t，浸出溫度88℃～95℃，攪拌8.5～10.5小時；(B)、萃取原液的制取取浸液200ml加熱至90℃，加入Na2SO49～12g攪拌20分鐘，再加入NaClO34～5.5g繼續(xù)攪拌20分鐘，然后用Na2CO3調(diào)整PH＝2.3，這時溶液呈桔紅色，不斷地攪拌2～3小時左右，靜置1小時左右后過濾，濾液為萃取所用的原液；(C)、鈧的萃取取原液1000ml，調(diào)整PH＝1.26，加入48～50ml磷酸三丁脂和3～5ml煤油，攪拌3分鐘，靜置20分鐘棄水相，水洗2～4次，每次攪拌3分鐘，靜置20分鐘棄水相，接著進(jìn)行二次反萃取，每次加入5％的鹽酸42～56ml，振蕩1～2分鐘，靜置30分鐘，分出萃取液；(D)、鈧的轉(zhuǎn)相添加萃取液量10～18％的草酸于萃取液中，攪拌，用NaOH調(diào)整PH＝4.5，靜置過濾，濾渣即為鈧的初產(chǎn)品；(E)、鈧的提純再次采用上述步驟(A)、(B)、(C)和(D)處理初產(chǎn)品，再將濾渣放入箱式電爐進(jìn)行高溫灰化，溫度控制在1000℃以下，當(dāng)產(chǎn)品為白色粉未時，即得氧化鈧；(F)、金屬鈧的制取將步驟(E)所得純度為87.27％的粗鈧用真空冶金設(shè)備還原，可制得金屬鈧。
全文摘要
一種河道淤砂的提鈧方法，其特征在于取直徑小于2mm淤砂為原料，先采用分級、再采用重選、磁選、電選等工藝從淤砂中選出鈦輝石精礦，再經(jīng)過浸出、萃取、轉(zhuǎn)相、提純等工藝提取鈧產(chǎn)品。本發(fā)明以長江河道淤砂為原料，可變廢為寶，節(jié)約礦產(chǎn)資源，三峽成庫后長江重慶段河道淤砂更充分，不受限制，分布廣泛，成本廉價，可在市場占有明顯的競爭優(yōu)勢，經(jīng)濟效益明顯，本發(fā)明不會破壞生態(tài)環(huán)境，有利于環(huán)境保護，提鈧后的淤砂更為潔凈，用于建筑業(yè)有利于提高混凝土質(zhì)量，對工程建設(shè)也十分有利。
文檔編號B01D11/04GK1478600SQ0313535
公開日2004年3月3日 申請日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者汪友華 申請人:汪友華