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

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.

Описание изобретения к патенту

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.