隨著固體燃料電池需求量逐年遞增,鈧金屬的市場需求也不斷擴大,抗資源的提煉亟需一條工藝穩定、價格合理的鈧供應鏈。硫酸化焙燒-水浸法作為一種傳統的冶煉工藝,已被證實可選擇性提取紅土鎳礦中鎳鈷。
據了解,鈧是一種稀有且昂貴的戰略金屬,具有高活性、高熔點、質輕、柔軟等特點,廣泛應用于國防、軍工等高科技領域,需求量不斷增加。它是一種典型的稀有分散親石元素,其獨立礦物在自然界中非常罕見,但廣泛分布于其他礦物中。紅土鎳礦中鈧含量在50g/t到600g/t之間,被認為是未來最有前景的鈧資源。
紅土鎳礦可簡單分為腐殖土型和褐鐵型兩種,前者可通過火法冶金工藝進行有效處理,但無法回收其中高價值鈧。而褐鐵型紅土鎳礦常采用高壓酸浸(hpal)處理,在鎳鈷提取過程中,鈧當作副產品被回收利用。這些方法忽略了鈧金屬本身的經濟價值,全流程回收率約為45%,未實現紅土鎳礦中鈧的高效提取。而且,采用高壓酸浸(hpal)處理需要使用高昂的鈦材高壓反應釜,投資高。
針對以上問題,我們推出了一種工藝簡便、生產成本低的從紅土鎳礦中清潔高效回收鈧的方法,即采用硫酸焙燒-水浸-萃取法從紅土鎳礦中選擇性提取鈧的方法。
1、硫酸焙燒。將紅土鎳礦破碎、細磨,然后與濃硫酸混合焙燒。
2、水浸。將焙燒產物進行水浸,得到浸出液和浸出渣。
3、萃取。對浸出液進行萃取,得到含鈧有機相和萃余液,該過程可采用cyanex572和磺化煤油為萃取劑,CWL-M系列新型離心萃取機為核心萃取設備,選擇性提取鈧,連續萃取級數為3~5級。cyanex572萃取劑長期被應用于重稀土元素的分離提取,將cyanex572萃取劑用于提取鈧,相較于常規的p204、p507等萃取劑提高了鈧的反萃效率,降低了其反萃難度。
4、反萃。采用鹽酸溶液為反萃劑,反萃級數為1~5級,CWL-M系列新型離心萃取機可實現萃取+反萃連續化運行,對含鈧有機相進行反萃后,得到富鈧溶液和有機相。
5、沉淀。向所述富鈧溶液中加入草酸溶液進行沉淀,得到草酸鈧。
6、氧化鈧產品。草酸鈧進行煅燒,得到氧化鈧產品。在甘肅某鈧生產線現場,鈧產率為88.91%,純度為92.16%。
采用硫酸化焙燒-水浸法處理紅土鎳礦,可選擇性浸出鈧,有效避免了后續除鐵困難的問題,選擇cyanex572作為萃取劑,該萃取劑對鈧選擇性提取效果較佳,萃取富集效果好,所得富鈧溶液中雜質含量極低,后續經草酸沉鈧、煅燒所得的氧化鈧產品品質較高。
整個工藝生產線操作條件簡單、方便,易于控制,生產裝備簡便易得,投資費用及生產成本低,鈧回收率及產品品質高,實現了低品位紅土鎳礦中微量高附加值鈧的清潔高效提取及高值化制備。
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