从含钪氯化烟尘中提取钪.doc

从钛白生产废水中回收氧化钪的生产工艺是废水综合利用，化废为宝的一项新尝试，上世纪七、八十年代，在我国许多地方都进行了试验，并投入生产，而且都取得了显著的效果，杭州硫酸厂，湘中化工厂等地相继建立了生产车间。株洲化工厂也进行了试生产，但是，由于种种原因，这些生产试验装置相继关封。我国钛铁矿资源丰富，钛白粉生产也相当发达，各省都有不同规模的钛白粉生产厂家，而我国的钛白粉生产基本上都是用酸解法，因此本生产工艺具有推广的价值和条件。但是，目前我国由于在氧化钪的应用方面还不够广泛，氧化钪在国内销量有限，过去主要靠外销欧美和日本，1989年后，氧化钪的外销量削减，国内各氧化钪生产装置相继关封，影响我国氧化钪生产。随着我国的进一步改革开放，欧美各国和中国改善关系以及国内氧化钪应用技术的发展，氧化生产的前景是光明的。重新挖掘和完善从钛白酸性废水回收氧化钪的生产工艺并用之于生产实践，是一项具有重大意义的工作。氧化钪（Sc203）是一种稀贵的稀土氧化物，广泛地应用于航天、激光、导弹等尖端科学领域，也广泛地应用于工业生产与日常生活中，以氧化钪为原料制成的钪钠灯已作为一种新型光源，以其节能、光质优良和长寿等特点而逐渐取代其它光源。钪是一种化学性质很活泼的金属，不易被还原，在自然界中常以氧化物（Sc203）的形态存在。钪属于稀土元属，其原子结构和化学性质与稀土族其他元素均很相似。因此，在矿物中一般常与钛铁矿伴生在一起，在钨矿、锡矿中亦有少量存在。由于这些矿物中钪的品位极低，不能通过选矿等手段富集，只能采取其他的途径制取。钛白粉的生产工艺在我国一般采用硫酸法，即将钛铣矿与硫酸反应生成硫酸钛，然后进行水解得到偏钛酸，再经煅烧而生成钛白粉。氧化钪很容易被硫酸分解生成硫酸钪，因此在钛铁矿酸解的过程中，钪亦进入溶液中。在水解过程中偏钛酸以沉淀析出，则钪保留在酸性废水中，并随酸性废水一道排放。钛白粉是一种用途十分广泛的添加剂，在油漆、涂料等生产领域都需消耗大量的钛白粉。以我省为例，仅XX化工厂就年产钛白粉8000余吨，年耗钛铁矿2万余吨，矿石中Sc203按80g/t计算，每年可供回收的Sc203就可达1600kg，回收率按50%计，每年XX可从钛白废水中回收Sc203800kg，价值约1600万元。若在全国所有钛白粉生产厂家推广，其经济价值不可估量，而且妥善地解决了钛白粉生产中的酸性废水对环境的污染，其环境效应也十分可观。XX化工厂曾于1986年投资30万元（不包括厂房），兴建了一个年产50kg的Sc203的生产试验车间，并于1988年初进行了为期二个月的试生产，生产出了合格的产品，取得了较为满意的效果。1基本原理和生产工艺流程1.1基本原理从钛白酸性废水回收氧化钪，一般采用液-液萃取法。在钛白粉的生产过程中，钛铁矿中的钪有70%~80%以Sc3+存在于水解废液中，其余部分在硫酸亚铁结晶和钛白水解的洗涤尾液中流失，由于原矿中Sc含量很低，一般为80~120g/t，因此在钛白废水中Sc3+的含量也很低，一般为10~20mg/L，而废水的其它杂质Fe、TiO2等都大大高于Sc2O3的含量，要使微量的钪富集，采取先除杂的办法是不经济的，因而只能采取先萃取后除杂的工艺路线。萃取是利用溶剂中的溶质在两种不同的溶液中达到平衡后其分配比不一样，来使被提取的元素与杂质分离。本项目采用的萃取剂是TBP+P204+煤油溶液组成的有机萃取剂，其萃取反应式为：在萃取过程中，绝大部分Sc3+被萃取，同时大量Fe2+、Ti4+等杂质亦被萃取进入有机相中，因此萃取后必须进行酸洗除杂，以硫酸加双氧水进行洗涤，由于Fe2+、Ti4+等极易被酸化，生成硫酸盐而进入废酸中，而Sc3+则仍能紧密结合在有机络合物中而保留在有机相中，其主要反应为：钪保留在经酸洗除杂后的有机相中，则采用加碱反萃使Sc3+从络合物中解脱出来，而有机相仍可返回使用，其主要反应式为：经反萃后，Sc在沉淀物中含量增高，但杂质仍是主要的，为了得到纯度较高的氧化钪，必须进行精制。精制的原理是利用优溶原理，Sc（OH）3能优溶于HCI溶液中，而Ti（OH）4等则较难溶解，控制一定的pH值，使Sc（OH）3溶解生成ScCI3溶液，其反应式为：Sc（OH）3+3HCI=ScCI3+3H2O然后用草酸将Sc3+沉淀下来，得到较为纯净草酸钪沉淀，其反应式为：2ScCI3+3H2C2O4=Sc（C2O4）3!+6HCI最后为灼烧，将草酸钪沉淀在高温下灼烧氧化而生成Sc2O3的产品，其反应式为：2Sc（C2O4）3+3O2=2Sc2O3+12CO2"1.2生产工艺流程2.3设备选型设计与设备连接2.3.1设备选型设计本装置的主体设备是非标设备，必须根据生产能力来进行设计。（1）一段萃取槽为带搅拌器的四段式逆流萃取槽，材质