從鎢渣中浸出氧化鈧的試驗研究

梁煥龍，羅東明，劉 晨，謝營邦，黃泰元

（廣西冶金研究院，廣西 南寧 530023）

我國鎢礦資源豐富，儲量居世界第一。目前，鎢精礦分解主要有蘇打燒結法、苛性鈉浸出法、蘇打高壓浸出法、酸分解法［1］等，國內主要采用堿浸法。鎢渣中，Sc2O3質量分數一般為0．02%～0．04%［2］。鈧是典型的稀散元素，其氧化物為白色粉末，廣泛用于合金、電光源、催化劑、激活劑、固體燃料電池和陶瓷等領域［3-4］，但鈧資源非常有限，所以從鎢渣中有效回收鈧很有意義［5］。試驗研究了采用硫酸化焙燒—水浸工藝從鎢渣中回收鈧，確定了適宜的工藝條件。

1 試驗部分

1．1 試驗原理

鎢渣中含有鐵、錳、鎢等其他雜質，為了有效浸出鈧，在高溫下將鎢渣與濃硫酸混合焙燒。焙燒過程中，鈧與硫酸反應生成Sc2（SO4）3［1］，其他物質也與硫酸反應形成相應的硫酸鹽：

1．2 試驗原料、試劑及儀器

試驗用鎢渣的主要化學成分為：Sc2O30．025%，WO31．29%，Mn 9．16%，Fe 14．5%，SiO215．88%。

試驗用主要試劑為工業級濃硫酸，試驗用水為自來水。

試驗儀器主要有馬弗爐，烘箱，真空抽濾機，Optima8000型ICP-OES分析儀。

1．3 試驗方法

將鎢渣置于烘箱中烘干后磨碎到一定粒度，每次取100g與一定量濃硫酸攪拌均勻，放入馬弗爐中在一定溫度下焙燒［6］，之后取出焙砂，在帶有機械攪拌、冷凝裝置和溫度計的500mL三頸燒瓶中用水浸出。反應結束后，過濾，洗滌，取樣分析鈧、鎢、錳、鐵、硅的含量，計算浸出率。

2 試驗結果與討論

2．1 硫酸用量對浸出的影響

焙燒溫度200℃，焙燒時間2h，水浸溫度90℃，水浸時間1h，水浸液固體積質量比5∶1。硫酸用量對浸出的影響試驗結果如圖1所示。可以看出：隨硫酸用量增加，鈧、鎢、錳、鐵浸出率增大，鎢、錳、鐵浸出率變化較為明顯，硅浸出率基本不變；硫酸濃度大于3．5mol／L后，鈧浸出率呈下降趨勢，大量鎢隨之浸出。為了從鎢渣中回收更多的鈧，需要抑制鎢的浸出，而且硫酸用量增加會使生產成本加大，所以，硫酸濃度以控制在3．5 mol／L左右為最佳。

圖1 硫酸用量對浸出的影響

2．2 焙燒溫度對浸出的影響

焙燒時間2h，硫酸濃度3．5mol／L，水浸溫度90℃，水浸時間1h，水浸液固體積質量比5∶1。焙燒溫度對浸出的影響試驗結果如圖2所示。

圖2 焙燒溫度對浸出的影響

由圖2看出：隨焙燒溫度升高，鈧、錳浸出率增大，鐵、鎢浸出率略有下降，硅浸出率基本不變。低溫（150℃以下）下焙燒，鈧轉化效果較差，浸出率不到80%；焙燒溫度為200℃時，鈧浸出率為87．21%；而焙燒溫度升高至250℃時，鈧浸出率僅升高到88．19%。綜合考慮成本等因素，確定焙燒溫度以200℃較為適宜。

2．3 焙燒時間對浸出率的影響

焙燒溫度200℃，硫酸用量3．5mol／L，水浸溫度90℃，水浸時間1h，水浸液固體積質量比5∶1。焙燒時間對浸出的影響試驗結果如圖3所示。可以看出：隨焙燒時間延長，鈧、鎢浸出率增大，鐵浸出率略有下降，錳、硅浸出率基本不變；鈧浸出率在焙燒時間為2h時達最大；再延長焙燒時間，鈧浸出率變化不大，而鎢浸出率有所提高：綜合考慮，焙燒時間以控制在2h為最佳。

圖3 焙燒時間對浸出的影響

2．4 水浸溫度對浸出的影響

焙燒溫度200℃，焙燒時間2h，硫酸用量3．5 mol／L，水浸時間1h，水浸液固體積質量比5∶1。水浸溫度對浸出的影響試驗結果如圖4所示。

圖4 水浸溫度對浸出的影響

從圖4看出：隨水浸溫度升高，錳、鐵浸出率維持在80%左右，鈧浸出率略有提高；繼續升高溫度，鈧浸出率變化不大，而鎢浸出率提高明顯。綜合考慮，水浸溫度以90℃為最佳。

2．5 水浸時間對浸出的影響

焙燒溫度200℃，焙燒時間2h，硫酸用量3．5mol／L，水浸溫度90℃，水浸液固體積質量比5∶1。水浸時間對浸出的影響試驗結果如圖5所示。可以看出，隨水浸時間延長，鈧、鎢、錳、鐵浸出率均增大，硅浸出率基本不變；水浸時間大于1 h后，鈧浸出率基本不變，而鎢、錳、鐵浸出率均有升高。為了盡可能抑制鎢、錳、鐵的浸出，試驗確定水浸時間以1h為最佳。

圖5 水浸時間對浸出的影響

2．6 液固體積質量比對浸出的影響

焙燒溫度200℃，焙燒時間2h，硫酸用量3．5 mol／L，水浸溫度90℃，浸出時間1h。液固體積質量比對浸出的影響試驗結果如圖6所示。

圖6 水浸液固體積質量比對浸出的影響

從圖6看出：隨液固體積質量比增大，鈧、鎢、錳、鐵浸出率均增大；水浸液固體積質量比為5∶1時，鈧、鎢、錳浸出率達最大，鐵浸出率稍有下降。所以，確定液固體積質量比以5∶1為最佳。

3 結論

采用硫酸化焙燒—水浸工藝從鎢渣中浸出鈧是可行的，最佳條件（硫酸濃度3．5mol／L，焙燒溫度200℃，焙燒時間2h，水浸溫度90℃，水浸時間1h，水浸液固體積質量比5∶1）下，氧化鈧浸出率達93%以上，浸出效果較好。

［1］張立．鎢渣回收鉭鈮研究［D］．長沙：中南大學，2008．

［2］戴艷陽，鐘暉，鐘海云．鎢渣中鉭鈮回收研究［J］．有色金屬，2009（3）：87-89．

［3］唐曉寧，陳肖虎，薛安．赤泥中鈧的浸出動力學研究［J］．濕法冶金，2010，29（3）：155-158．

［4］林河成．我國氧化鈧的生產、應用及市場［J］．稀土，2009，27（1）：96-101．

［5］陳肖虎，唐曉寧，薛安．赤泥中鈧的循環浸出研究［J］．濕法冶金，2011，30（1）：41-43．

［6］邱沙，車小奎，鄭其，等．紅土鎳礦硫酸化焙燒—水浸實驗研究［J］．稀有金屬，2010（3）：406-412．