Способ получения фторидного скандиевого продукта из растворов или пульп сложного солевого состава

 

Изобретение относится к способу получения фторидного скандиевого продукта с содержанием скандия более 25% из растворов или пульп сложного солевого состава, включающему сорбцию скандия из растворов или пульп с содержанием железа ≅ 7 г/л в водной фазе на фосфорсодержащем синтетическом ионите, десорбцию скандия раствором фторида аммония, осаждение скандия из десорбата фторидом натрия. Сущность изобретения: осадок подвергают трехступенчатой отмывке от примесей слабым раствором минеральной кислоты при отношении Т : Ж 1 : 30, температуре 70 - 90°С и продолжительности 15 мин на каждой стадии. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к гидрометаллургии скандия.

Для извлечения скандия из растворов сложного солевого состава сорбцией целесообразно использование фосфорсодержащих синтетических ионитов, имеющих высокое сродство к Sc и позволяющих извлекать его из растворов с общим содержанием катионов до 20 г/л и более. При использовании в качестве десорбента раствора NH₄F и осаждении Sc введением ионов Na (соль NaCl, NaF и др.) или нейтрализацией раствора соляной кислотой до ее содержания 80-100 г/л может быть получен фторидный концентрат с содержанием Sc 2% Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения фторидного продукта из растворов или пульпы сложного солевого состава, включающий сорбцию скандия из раствора на синтетическом фосфорсодержащем ионите с десорбцией Sc раствором NH₄F. Состав фторидного концентрата не приводится. Этот способ принят за прототип.

Целью изобретения является создание способа, обеспечивающего получение фторидного скандиевого продукта с содержанием Sc ≈ 25% который может быть непосредственно использован как сырье, например, при получении лигатуры Al 2% Sc алюминотермическим способом.

Новизна способа заключается в выщелачивании примесей из фторидного продукта, полученного при осаждении Sc из элюата (раствор Sc в NH₄F), слабым раствором минеральной кислоты при нагревании до температуры 70-90^о С и определенном отношении Т:Ж последовательно в три стадии.

Проведение выщелачивания примесей с непрерывном варианте целесообразно из-за большего расхода промывного раствора по сравнению с периодическим, т. к. в периодическом процессе на I и II стадии достигается отделение фторида натрия и примесей на уровне их растворимости, а в непрерывном варианте их концентрация ниже.

Фторидный продукт, полученный при проведении сорбции из раствора состава, г/л: Sc 0,026; U 0,1; Zr 0,7; Y 0,017; Fe(III) 5,0; V 0,4; Ti 0,49; Са 1,0; Mg 12,0 и Н₂SO₄ 50 на полиамфолите ПА I, десорбции 10%-ным раствором NH₄F и осаждении Sc 4%-ным раствором фторида натрия (1г NaF/1 л элюата), содержал, Sc 1-2; Fe 10-12; NaF 20-25; Ti 2-3; Zr 1,5-2,0; Са 12-14, а степень осаждения скандия составила 95% Установлено, что емкость ионита ПА-1 по Sc зависит от содержания Fe(III) в исходном растворе, а именно при C_Fe(III) > 7 г/л емкость резко снижается. Фторидный концентрат, полученный после проведения сорбции Sc из раствора с С_Fe(III) > 7 г/л, содержал менее 1% Sc и значительное количество Fe(III). По этой причине рекомендуют проводить сорбцию из раствора с содержанием Fe(III) не более 7 г/л Скандий и большинство примесей находятся во фторидном концентрате в виде комплексных солей типа n NH₄F˙ mNaF˙ pMeFq, где q 3 или 4, а m,n,p ≅3. Комплексные соли подвергаются гидролизу в водных растворах, что позволяет отделить Sc от примесей выщелачиванием слабым раствором минеральной кислоты (наличие кислоты необходимо для исключения процесса образования гидроксидов примесей).

На первой стадии выщелачивания отношение T:Ж выбирается из расчета растворения фторида натрия, содержащегося в продукте; растворение комплексных солей примесей подавлено при наличии в растворе фторида натрия.

На второй стадии выщелачивания происходят растворение комплексных солей примесей и их гидролиз. Отношение Т:Ж выбирается из расчета растворения примесей по данным о их растворимости. Однако провести полно процесс отмывки примесей на II стадии невозможно из-за наличия в растворе фторида натрия (образующегося при гидролизе комплексных солей), подавляющего растворение солей примесей.

На III стадии выщелачивания происходит доизвлечение комплексных солей примесей. Примеси РЗЭ, Th и Са в основном концентрируются в процессе выщелачивания П р и м е р 1. Извлечение скандия из пульпы с составом жидкой фазы, г/л: Sc 0,026; U 0,1; Y 0,017; Fe(III) 5,0; V 0,4; Ti 0,49; Zr 0,7; Са 1,0; Mg 12,0 и H₂SO₄ 50 проводили сорбцией на полиамфолите ПА-1 в Н-форме при Т:Ж 1: 20 и температуре 25^о С. После отделения насыщенного ионита от пульпы десорбцию проводили 10%-ным раствором фторида аммония при Т:Ж 1:5. В десорбат добавляли 4%-ный фторид натрия при V_NaF: V_дес 1:5. Фторидный продукт обрабатывали 1%-ным раствором HNO₃ при температуре 70^о С и Т:Ж 1:30 в течение 15 мин последовательно в три стадии. Результаты, приведенные в таблице, указывают на целесообразность использования трех стадий выщелачивания (на четвертой стадии выщелачивания не происходит значительного изменения состава фторидного продукта).

П р и м е р 2. Сорбцию на полиамфолите ПА-1 в Н-форме в динамических условиях проводили из раствора состава, г/л: Sc 0,013; Fe(III) 5,7; Ti 0,075; H₂SO₄ 42,0. Далее процесс проводили, как в примере 1, но осаждение Sc из десорбата проводили твердым фторидом натрия (1 г NaF/1л десорбата). Результаты приведены в таблице.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает высокое содержание скандия во фторидном концентрате, что позволяет использовать последний для получения, например, лигатуры Al-2% Sс алюминотермическим способом.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДНОГО СКАНДИЕВОГО ПРОДУКТА ИЗ РАСТВОРОВ ИЛИ ПУЛЬП СЛОЖНОГО СОЛЕВОГО СОСТАВА, включающий сорбцию скандия из растворов или пульп с содержанием железа в водной фазе ≅ 7 г/л на синтетическом фосфорсодержащем ионите, десорбцию скандия раствором фторида аммония, осаждение скандия в виде фторидного концентрата введением в десорбат фторида натрия и выщелачивание примесей слабым раствором минеральной кислоты при нагревании, отличающийся тем, что выщелачивание примесей из фторидного концентрата скандия проводят последовательно в три стадии 1%-ным раствором азотной кислоты при температуре 70-90^oС в течение 15 мин и отношении Т:Ж=1:30.

РИСУНКИ

Рисунок 1