從磷酸鹽礦石硫酸浸出液中萃取鈧的試驗研究

黃泰元，李伯驥，樊艷金，梁煥龍，張建飛

（廣西冶金研究院，廣西 南寧 530023）

非洲某磷酸鹽礦石經小規模開采及選礦，只回收單一磷灰石用于生產磷肥，未對其中鐵、鈮、鈧等有價成分進行回收。鈧是重要的戰略物資之一［1-2］，鈧及其化合物在有色金屬合金、電光源材料、電子工業、精密陶瓷、宇航、超導技術、核技術等現代科技領域有廣泛應用［3-5］。研究了采用溶劑萃取法從磷酸鹽礦石硫酸浸出液中提取鈧。

1 試驗部分

1．1 試驗原料

非洲某磷酸鹽礦石，硫酸為分析純試劑。

原料制備：將10kg磷酸鹽礦石原礦磨細至-0．074mm占56．0%，用濃硫酸進行酸解—水浸。酸解水浸條件：原礦質量100g，浸出溫度90℃，硫酸用量80mL，浸出液固體積質量比5∶1。得到的浸出液主要成分為：Sc2O315．13mg／L，Fe 28．22g／L，H＋1．64g／L。

1．2 試驗及分析方法

萃取試驗在250mL分液漏斗中進行。室溫下，用康氏振蕩器振蕩一定時間后，靜置，分相，測定水相金屬離子質量濃度，通過物料衡算得到有機相金屬離子質量濃度。

常量鐵采用氧化還原滴定法測定，微量鐵采用原子吸收光譜法測定，鈧采用ICP-AES測定。

2 試驗結果與討論

2．1 萃取劑種類的確定

試驗條件：Vo∶Va＝1∶10，萃取時間2min，室溫，單級萃取，水相H＋質量濃度1．64g／L。萃取試驗結果見表1。

表1 萃取劑種類對鈧、鐵萃取率的影響 %

由表1看出，仲辛醇體系、TBP體系和P507體系都對鈧有顯著的萃取效果，其中P507體系對鈧的萃取效果最好。但P507相對于仲辛醇、TBP價格較高，在保證萃取率前提下，工業生產一般會優先考慮仲辛醇體系或TBP體系；同時，通過調節有機相中萃取劑體積分數也可提高鈧萃取率。

2．2 Vo∶Va對鈧、鐵萃取率的影響

試驗條件：萃取劑18%P204＋2%P507＋80%煤油，萃取時間2min，室溫，單級萃取，H＋質量濃度1．64g／L。Vo∶Va對鈧、鐵萃取率的影響試驗結果見表2。

表2 Vo∶Va對鈧、鐵萃取率的影響

由表2看出，Vo∶Va越小，鈧萃取率越低，鐵萃取率越高，表明提高Vo∶Va有利于鈧的萃取，同時有利于抑制鐵雜質的萃取。

2．3 萃取時間對鈧、鐵萃取率的影響

試驗條件：萃取劑18%P204＋2%P507＋80%煤油，Vo∶Va＝1∶10，室溫，單級萃取，H＋質量濃度1．64g／L。兩相接觸時間對鈧、鐵萃取率的影響試驗結果見表3。

表3 兩相接觸時間對鈧、鐵萃取率的影響

由表3看出：隨兩相接觸時間延長，鈧萃取率提高，接觸時間為8min時，鈧萃取率達最高，表明延長接觸時間有利于鈧的萃取；鐵萃取率沒有呈現規律性變化。

2．4 水相H＋質量濃度對鈧、鐵萃取率的影響

試驗條件：萃取劑18%P204＋2%P507＋80%煤油，Vo∶Va＝1∶10，室溫，單級萃取，兩相接觸時間2min。水相H＋質量濃度對鈧、鐵萃取率的影響試驗結果見表4。

表4 水相H＋質量濃度對鈧、鐵萃取率的影響

由表4看出：隨水相H＋質量濃度增大，鈧萃取率降低，鐵萃取率升高，表明酸度過高不利于鈧的萃取，卻提高鐵萃取率。孫靜等［6］用正庚烷溶液從硫酸介質中萃取鈧的研究結果表明：鈧萃取率隨H＋質量濃度增大而降低，酸度較高時鈧的萃取反應為溶劑化反應，酸度升高不利于鈧的萃取。

2．5 優化條件下的綜合試驗

根據單因素試驗確定的最佳條件：萃取劑18%P204＋2%P507＋80%煤油，Vo∶Va＝1∶10，室溫，兩相接觸時間8min，水相H＋質量濃度0．5g／L，進行3組平行試驗，結果見表5。可以看出，優化條件下，鈧萃取率平均為93．3%，鐵萃取率平均為2．43%。在整個萃取過程中，萃取均采用單級萃取，如采用多級萃取，則可進一步提高鈧萃取率。浸出液中的鐵、鋁等雜質對鈧的萃取有一定影響。

表5 優化條件下的萃取試驗結果

3 結論

仲辛醇體系、TBP體系和P507體系都對鈧有顯著的萃取效果，但P507體系的萃取效果最好。優化條件下，鈧萃取率可達93．3%。

［1］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．

［2］張江娟，段戰榮．從赤泥中回收鈧的研究現狀［J］．濕法冶金，2004，23（4）：195-198．

［3］李力，姜峰，李漢廣．新世紀鈧的應用開發和科技發展前景［J］．稀有金屬與硬質合金，2002，30（3）：38-41．

［4］陶斯武，王金淑，王亦曼，等．鈧系陰極的發展概況［J］．稀有金屬，2003，27（2）：268-272．

［5］Scoot D．Minerals Review：Scandia［J］．Am Ceram Soc Bull，1998，77（6）：116-119．

［6］孫靜，李德謙，葉偉貞．異丙基膦酸單（1-己基-4-乙基）辛酯從硫酸介質中萃取分離鈧、鐵和镥［J］．中國稀土學報，1994，12（4）：298-302．