專利名稱：利用鈦白粉廠的廢酸提取三氧化二鈧的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與廢酸浸出氧化鋅礦，使浸出液的PH值在0. 5 1. 0之間，并從浸出液中提取三氧化二鈧的生產(chǎn)方法有關(guān)技術(shù)背景
由于在使用硫酸法生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉廠的廢酸中，每噸含有10 25g的鈧，而四 川省攀枝花市每年可產(chǎn)生廢酸120萬(wàn)噸左右。其中的鈧的總量可達(dá)到12 30噸/年左 右，但由于廢酸的硫酸根離子含量較高，達(dá)到20%左右，即每IOOOmL廢酸中的硫酸根離子 約200g，且鈧的含量較低，故現(xiàn)在廢酸中的鈧，其提取工藝技術(shù)仍然無(wú)法將鈧提取和利用。 造成大量的鈧資源白白損失掉。
發(fā)明的內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，原料及添加劑廉價(jià)且易得，設(shè)備投資少， 生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，并對(duì)環(huán)境污染少的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明從廢酸中提取三氧化二鈧的生產(chǎn)方法，包括下述步驟
①用廢酸浸出氧化鋅礦，使浸出氧化鋅礦的浸出溶液的PH值大于0. 5，但小于 1.0。浸出時(shí)間約為3 6小時(shí)。
②采用石灰乳，將溶液的PH值由0. 5 1. 0，調(diào)整5. 0 5. 5之間，使浸出溶液中 的鈧水解后產(chǎn)生沉淀。經(jīng)過(guò)濾后，與溶液中的鋅和鐵分離。
③將含鈧沉淀渣用廢酸溶解至PH值為0. 5 1. 0之間，用石灰乳調(diào)整PH值至 5. 0 5. 5之間，使浸出溶液中的鈧水解后產(chǎn)生沉淀。經(jīng)過(guò)濾后，與溶液中的鐵分離。
④又將含鈧沉淀渣用廢酸溶解至PH值為0. 5 1. 0之間，用石灰乳調(diào)整PH值至 5. 0 5. 5之間，使浸出溶液中的鈧水解后產(chǎn)生沉淀。經(jīng)過(guò)濾后，與溶液中的鐵分離。
⑤最后將含鈧沉淀渣用20%的工業(yè)級(jí)硫酸溶解，使浸出液的PH值為0. 5 1. 0之 間，經(jīng)過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入草酸，使溶液中的鈧生成草酸鈧的化合物沉淀析出。
⑥過(guò)濾出的草酸鈧，用鹽酸溶解，然后再用草酸將溶液中的鈧沉淀出來(lái)，再反復(fù)兩 次溶解和沉淀。
⑦最后將草酸鈧至于800 850°C溫度條件下煅燒1 3小時(shí)時(shí)間，可得到含量 為98%的白色氧化鈧，再經(jīng)鹽酸溶解及草酸沉淀，然后再一次煅燒1 3小時(shí)，即可得到 99. 5%的氧化鈧，即三氧化二鈧，總的收得率為75 80%。
步驟①用廢酸浸出氧化鋅礦，使浸出液的PH值在0. 5 1. 0之間，即PH值大于 0. 5，但小于1. 0。浸出時(shí)間約為3 6小時(shí)時(shí)間。
步驟②用石灰乳將浸出溶液的PH值由0. 5 1. 0之間，調(diào)整到5. 0 5. 5之間， 使浸出溶液中的鈧水解產(chǎn)生沉淀物從溶液中析出。
步驟③用廢酸溶解含鈧沉淀渣，使PH值為0. 5 1. 0后，再用石灰乳將浸出液的 PH值調(diào)整到5.0 5. 5之間。
步驟⑤最后的一次沉淀渣用20%的稀硫酸(工業(yè)級(jí))溶解，使PH值為0. 5 1. 0。 然后加入草酸將鈧沉淀，即草酸鈧。
步驟⑦經(jīng)三次用鹽酸溶解和草酸沉淀，經(jīng)800 850°C溫度條件下煅燒1 3小 時(shí)，生成含量為98 %的白色氧化鈧，即三氧化二鈧，然后再用鹽酸溶解三氧化二鈧，再用草 酸沉淀，所得化合物再次經(jīng)800 850°C溫度條件下煅燒1 3小時(shí)，得到99. 5%的三氧化 二鈧?？偟氖盏寐蕿?5 80%。
本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下
①用廢酸浸出氧化鋅礦，不僅可減少?gòu)U酸中硫酸根離子，使得其硫酸根離子的含 量由200g/L，降至15g/L，同時(shí)還可得到鋅、鍺、銦等稀有金屬元素。同時(shí)又解決了廢酸的污 染問(wèn)題，形成良性的循環(huán)生產(chǎn)模式。
②廢酸中的鈧，經(jīng)三次沉淀和三次溶解富集后，由原來(lái)的每IOOOmL含10 25mg 的鈧，上升至每IOOOmL中含鈧18 46g，即增長(zhǎng)了約2500倍，使用的是廢酸、熟石灰和部分 工業(yè)級(jí)硫酸，故成本較低。
③由于富集后的鈧含量較高，故不需采用萃取工藝將鈧富集，可采用草酸直接在 浸出液中沉鈧，簡(jiǎn)化了工藝流程和設(shè)備的投入，易于掌握和操作。
綜合上述所說(shuō)，本發(fā)明的生產(chǎn)工藝及技術(shù)解決了從硫酸法生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉后的 廢酸中提取鈧的技術(shù)問(wèn)題，也使得廢酸得到了循環(huán)利用，并同時(shí)能得到鋅、銦、鍺、鎘、鐵等 金屬元素，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值十分顯著，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易于操作，設(shè)備投入少，并使得鈧這一寶 貴的資源得到提取和利用。同時(shí)也成功地解決了廢酸對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題和廢酸制約著鈦白 粉廠發(fā)展的環(huán)保瓶頸問(wèn)題。


圖1、2為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
一、在利用鈦白粉廠所產(chǎn)的廢酸浸出氧化鋅礦時(shí)，控制PH值在0. 5 1. 0之間。鈧 為硫酸鹽類(lèi)，即硫酸鈧，這是因?yàn)殁傆杏H石性的特點(diǎn)，在PH值大于1. 0時(shí)則易于與浸出渣結(jié) 合而造成鈧的損失。同時(shí)，在PH值為0. 5 1. 0之間，又會(huì)最大限度地將氧化鋅礦中的鋅、 鍺、銦浸出，浸出時(shí)間為3 6小時(shí)，化學(xué)反應(yīng)式為
Zn0+H2S04 — ZnS04+H20
In203+3H2S04 — In2 (SO4) 3+3H20
GeCHH2SO4 — GeS04+H20
二、經(jīng)過(guò)濾使固液分離后，向過(guò)濾液中加入石灰乳使浸出液中的鈧水解形成氫氧 化鈧沉淀物析出，將PH值調(diào)整到5. 0 5. 5之間的目的是使溶液中的鍺和銦同時(shí)也生成氫 氧化物的沉淀物析出。
①一次沉淀
向過(guò)濾后的浸出液中(注溶液中的鈧為15mg，鍺為4. 5mg，銦為17mg左右)加入 石灰乳(以氧化鈣干基重約15 20g的熟石灰)在常溫條件下，邊加入邊攪拌，緩慢加入 到浸出液中，使PH值由0. 5 1. 0調(diào)整至5. 0 5. 5后，繼續(xù)攪拌四小時(shí)，其浸出液的PH值保持在5. 0 5. 5之間不變，使其溶液中的鈧、鍺、銦水解形成氫氧化物的沉淀物從溶液 中析出，化學(xué)反應(yīng)式為
Sc2 (SO4) s+3Ca (OH) 2 — 3CaS04+2Sc (OH) 3
In2 (SO4) 3+3Ca (OH) 2 — 3CaS04+2In (OH) 3
GeS04+Ca (OH) 2 — CaS04+Ge (OH) 2
經(jīng)檢測(cè)，溶液中的鈧約為0. lmg/L、鍺約為0. lmg/L、銦約為1. Omg/L，過(guò)濾后濾液 送至提取鋅的工藝去。
②一次溶解
向浸出池中加入一定量的廢硫酸將沉淀渣中的鈧、鍺、銦溶解?？刂芇H值為0. 5 1.0之間，持續(xù)攪拌四小時(shí)，溶液的PH值保持在0.5 1.0之間不變，然后過(guò)濾，過(guò)濾后的固 體物，即硫酸鈣渣中，鈧不大于10mg、鍺不大于10mg、銦不大于50mg，化學(xué)反應(yīng)式為
2Sc (OH) 3+3H2S04 — Sc2 (SO4) 3+6H20
2In (OH) 3+3H2S04 — In2 (SO4) 3+6H20
Ge (OH) 2+H2S04 — GeS04+H20
濾渣即硫酸鈣，用于制取石膏粉，作為建筑材料使用。
③二次沉淀
向一次溶解過(guò)濾后的溶液中加入石灰乳，將浸出液的PH值由0.5 1.0調(diào)整到 5. 0 5. 5后，持續(xù)攪拌四小時(shí)，且保持PH值不變，使溶液中的鈧、鍺、銦水解產(chǎn)生氫氧化物 沉淀從溶液中析出。
過(guò)濾后溶液中的鈧含量約為0. lmg/L，鍺約為0. lmg/L、銦約為1. 0mg/L，過(guò)濾余液 采用“針鐵礦法”將溶液中的鐵提出，生產(chǎn)出“鐵紅”，即三氧化二鐵。
④二次溶解
將含鈧、鍺、銦的沉淀渣置于浸出池中，加入適量的廢酸將沉淀渣中的鈧、鍺、銦溶 解，至PH值在0. 5 1. 0之間，持續(xù)攪拌四小時(shí)，且保持PH值不變，即可過(guò)濾。
過(guò)濾渣中的鈧含量不大于10mg、鍺不大于10mg、銦不大于50mg。濾渣即為硫酸鈣， 用于制取石膏粉作為建筑材料使用。
⑤三次沉淀
向二次溶解后的浸出液中加入適量的石灰乳，將浸出液的PH值由0. 5 1. 0調(diào)整 到5. 0 5. 5，持續(xù)攪拌四小時(shí)，且保持PH值不變，使浸出液中的鈧、鍺、銦水解后形成氫氧 化物的沉淀物，從溶液中析出、過(guò)濾。濾液中的鈧不大于0. lmg/L、鍺不大于0. lmg/L、銦不 大于1. 0mg/L,濾液使用“針鐵礦法”提取“鐵紅”，即三氧化二鐵。
⑥三次溶解
將含鈧、鍺、銦的濾渣置于浸出池中，加入適量的工業(yè)級(jí)純硫酸，即20%的稀硫酸 使沉淀渣中的鈧、鍺、銦溶解，PH值控制在0. 5 1. 0之間，并持續(xù)攪拌四小時(shí)，且保持PH值 不變后過(guò)濾。濾渣中的鈧不大于10mg、鍺不大于10mg、銦不大于50mg，濾渣即為硫酸鈣，用 于制取石膏粉，作為建筑材料使用。
在經(jīng)三次沉淀和三次溶解后的的溶液中的鈧，可從原廢酸中的鈧含量由原來(lái)的每 IOOOKg約10 25g，富集到每IOOOmL溶液中含鈧量約為18 46g/L，即每IOOOKg溶液中 含鈧量約為18 46KG。
三、草酸沉鈧
向含鈧量在18 46g/L溶液中加入草酸，使溶液中的鈧與草酸結(jié)合生成白色的草 酸鈧化合物沉淀，從溶液中析出，溶液中的鈧含量不大于20mg為宜。過(guò)濾后濾液用于提取 鍺和銦?；瘜W(xué)反應(yīng)式為
Sc2 (SO4) 3+3H2C204 — Sc2 (C2O4) 3+3H2S04
四、制取高品質(zhì)的三氧化二鈧
沉淀出的草酸鈧化合物，使用鹽酸三次溶解和三次沉淀，沉淀后的三次溶液用石 灰乳中和，處理溶液的排放問(wèn)題，并使余液中的鈧充分回收。化學(xué)反應(yīng)式為
Sc2 (C2O4) 3+6HCI — 2ScC13+3H2C204
第三次沉淀出的草酸鈧經(jīng)烘干后，送入800 850°C溫度條件下的煅燒爐內(nèi)進(jìn)行 煅燒。時(shí)間約為1 3小時(shí)，使其草酸鈧分解氧化，形成含量為98%的白色氧化鈧，即三氧 化二鈧。
經(jīng)煅燒生成的三氧化二鈧，再用鹽酸溶解后，再用草酸沉淀，再于800 850°C溫 度條件下煅燒1 3小時(shí)，所得的三氧化二鈧的含量可達(dá)到99. 5%，其總的收得率可達(dá)到 75 80%左右。
權(quán)利要求
1.用含鈧廢酸浸出氧化鋅礦，使浸出溶液的PH值控制在0.5 1. 0之間，即PH值大于 0. 5，但小于1. 0，浸出時(shí)間為3 6小時(shí)。
2.采用石灰乳沉鈧，控制PH值在5.0 5. 5之間。
3.含鈧沉淀渣用廢酸溶解。
4.第三次溶解沉淀渣采用含量為20%的稀硫酸(工業(yè)級(jí))溶解。
5.采用草酸直接從含鈧?cè)芤褐袑⑩偝恋砦龀?，生成草酸鈧?br> 6.經(jīng)用鹽酸溶解和三次草酸沉淀后的草酸鈧，在800 850°C溫度條件下煅燒1 3 小時(shí)，生成98%的三氧化二鈧，再次用鹽酸溶解和草酸沉淀，再次于800 850°C溫度條件 下煅燒1 3小時(shí)，得到99. 5%的氧化鈧，即三氧化二鈧。
全文摘要
本發(fā)明為從廢酸中提取三氧化二鈧的生產(chǎn)方法，包括下述步驟①用廢酸浸出氧化鋅礦的浸出液為原料，加入石灰乳調(diào)整pH值，使浸出溶液中的鈧水解產(chǎn)生沉淀。過(guò)濾后與溶液中的鋅和鐵分離。②將鈧沉淀渣用廢酸溶解，加入石灰乳調(diào)整pH值，使浸出溶液中的鈧水解產(chǎn)生沉淀。過(guò)濾后與溶液中的鐵分離。③又將鈧沉淀渣用廢酸溶解，加入石灰乳調(diào)整pH值，使浸出溶液中的鈧水解產(chǎn)生沉淀。過(guò)濾后與溶液中的鐵分離。④最后將鈧沉淀渣用硫酸溶解，調(diào)整溶液的pH值，過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入草酸，使溶液中的鈧生成草酸鈧后沉淀析出。⑤過(guò)濾出的草酸鈧，用鹽酸溶解，再用草酸將溶液中的鈧沉淀，經(jīng)反復(fù)兩次溶解和沉淀，最后煅燒，可得到三氧化二鈧。
文檔編號(hào)C01F17/00GK102030355SQ201010521310
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者徐略晟, 徐碩劭, 鄧少彬 申請(qǐng)人:攀枝花市碩盛工貿(mào)有限公司