钒钛磁铁矿中的钪资源及其提取

钒钛磁铁矿中的钪资源及其提取

2006-11-18 14:27:48 中国选矿技术网浏览 4202 次收藏我来说两句

我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，储量和开采量居全国铁矿的第三位，已探明储量98.3亿t，远景储量达300亿吨以上，主要分布在四川攀枝花—西昌地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁及山西代县等地区。其中，攀枝花—西昌地区是我国钒钛磁铁矿的主要成矿带，也是世界上同类矿床的重要产区之一，南北长约300km，已探明大型、特大型矿床7处，中型矿床6处。原矿及选矿产品的化学成分见表1、表2。

表1 四川攀枝花钒钛磁铁矿化学成分

化学成

分百分含量（%）

Fe

30.55

TiO2

10.42

V2O5

0.30

Co

0.017

Ni

0.014

S

0.64

P

0.013

表2 四川攀枝花钒钛磁铁矿选矿产品化学成分（%）

铁钒精

矿钛精矿硫钴精矿

Fe 51.56

31.56 49.01

TiO2 12.73

47.53 1.62

V2O50.564

0.68 0.282

Co 0.020

0.016 0.258

Ni 0.013

0.006 0.192

Al2O3 4.69

1.16 1.40

SiO2 4.64

2.78 5.42

CaO 1.57

1.20 1.69

MgO 3.91

4.48 2.16

S 0.53

0.25 36.61

P 0.004

0.01 0.019

原矿中钪主要分布于钛普通辉石、钛铁矿和钛磁铁矿中，在选矿产品中的分布随前两种矿物的含量而变化，钪在其中以类质同象形式赋存。在钛普通辉石中，Sc3+以异价类质同象方式置换Fe2+与Mg2+，电价平衡依靠Fe3+、Al3+替代Si4+实现。置换关系式为

Sc3+ + Al3+→（Fe2+，Mg2+）+ Si4+

钛铁矿中钪的类质同象置换关系式为

Sc3++（Fe3++ Al3+）→（Fe2+，Mg2+）+ Ti4+

钛磁铁矿中钪的赋存主要与其中的钛铁矿、钛铁晶石熔出物有关。

选矿产品中最富含钪的是电选尾矿，含Sc2O3达77ppm，其次为铁精矿和重选尾矿，含Sc2O3分别为63ppm和51.4ppm。从这几种原料中提取钪的常规方法概述如下。

1）电选尾矿及重选尾矿

钪主要富存于钛普通辉石中。关于辉石中钪的回收，目前大致有两种方法：

酸法处理——用硫酸分解，加热搅拌4~5h，直至完全排除SO2蒸汽；或用盐酸（HCl+NaF）分解，温度80~100℃，处理4~5h。

碱法处理——将矿物分别与NaHSO4和NaOH一起熔融1h，温度500~600℃。将碱熔法所得水合物过滤并沉淀除碱，然后在盐酸中加热溶解。用氨从溶液中沉淀水合物，过滤并煅烧成氧化物。

2）钛精矿

钪在钛精矿电炉冶炼过程中，主要富集在高钛渣中，高钛渣进一步在沸腾炉内进行高温氯化生产四氯化钛时，大部分钪被氯化成ScCl3挥发进入烟尘，冷却后被收尘器收集，Sc2O3含量可达736ppm。

3）铁精矿

铁精矿中钪的品位为Sc2O320ppm，钪在烧结、炼钢过程中的走向是主要富集在炼铁高炉渣中，可以考虑从中回收。苏联50年代就开始了这方面的研究，采用碱—碳酸盐法从高炉渣中回收钪。即用硫酸分解炉渣，然后进行碱化处理析出氢氧化物，再用碳酸盐处理制取钪精矿，最后用硫代硫酸盐萃取和草酸盐沉淀，煅烧草酸盐而获得Sc2O3。

八十年代，随着世界市场钪价格的狂涨，国内掀起了分离钪的研究热潮，提取主要集中于含钛原料——生产钛白粉的硫酸废液、钛生产过程中的氯化烟尘以及选钛尾矿。国内生产单位有上海东升钛白粉厂、广西平桂矿务局、湖南稀土金属材料研究所、江西赣州钴冶炼厂、广州钛白粉厂等。进入九十年代以后，由于前苏联国家大量出售其过去的存货以及国内的过度生产，世界钪市场呈现供过于求，钪的价格大幅度降低，直接影响了钪的生产。从含钛原料中提取钪的研究及生产状况介绍如下。

（1）从钛白废酸中提取钪

硫酸法从钛铁矿生产钛白粉时，水解酸性废液中含钪量约占钛铁矿中总含量的80%。我国生产的氧化钪，绝大部分来自钛白粉厂。上海东升钛白粉厂和上海跃龙化工厂以及广州钛白粉厂等都建立了氧化钪生产线。杭州硫酸厂投产了一套年产30kg氧化钪的工业装置，形成了“连续萃取—12级逆流洗钛—化学精制”三级提钪工艺路线，产品含量稳定在

98~99%。上海跃龙化工厂采用P204-TBP-煤油协同萃取初期富集钪，NaOH反萃,盐酸溶解，再经55-62%TBP（或P350）萃淋树脂萃取色谱分离净化钪，最后经草酸精制得纯度大于99.9%的Sc2O3，整个方法钪的收率大于70%。

前苏联以0.4M P204自钛白母液中提取钪，O/A=1/100时钪差不多能完全同钛、铁、钙等杂质分离，用固体NaF反萃钪，再用3%H2SO4溶解，扩大试验钪的收率为85~90%。杨健等在用P204-TBP从钛白母液中提钪时，先加入抑制剂，抑制P204对铁、钛的萃取，而后用混酸及硫酸洗涤萃取有机相，使有机相中TiO2含量降至0.1mg/l，Fe含量降至0.5mg/l。冯彦琳等人以P507-N7301-煤油混合萃取剂提钪，萃取率达95%以上，二次草酸沉淀Sc2O3产品纯度达99%以上。聂利等人采用两段提钪，第一段采用P507-癸醇-煤油萃取，第二段用P5709-TBP-煤油萃取，钪浓缩50倍多。刘慧中先用N1923选择性萃钪，而后再加TBP萃钪