结晶母液中锆钇的分离回收研究

摘要

随着锆和钇在氧化钇稳定氧化锆陶瓷领域应用的增加，含锆和钇的陶瓷废弃物越来越多。而我国锆储量匮乏，钇储量虽较丰富，但总量有限，因此，对于锆、钇两种金属回收的研究迫在眉睫。
　　锆、钇陶瓷废料经过机械粉碎、碱溶、酸溶后得到含锆、钇的盐酸溶液，再粗结晶后得到结晶母液，在此过程中，由于锆-钇陶瓷废料本身所含杂质及外部带入杂质，导致结晶母液中含有一定量的杂质。X射线荧光光谱(XRF)结果显示，该结晶母液中除含有锆、钇两种最有价值的元素之外，还含有较多铁元素及微量铜元素。
　　为了快速并准确的测定该结晶母液中锆、铁、钇的含量，本文在研究了一系列锆、铁、钇的单独测定方法之后，针对EDTA络合滴定法连续测定溶液中锆、铁、钇的含量进行了深入探讨。对由不同配比氧氯化锆、氯化铁、氯化钇组成的混合溶液进行了相关试验，讨论了不同pH值、不同铁离子掩蔽剂及指示剂对滴定的影响，最终设计出合适的锆-铁-钇连续滴定方案。该方案以二甲酚橙为指示剂，在pH≈0.2时，加还原剂使Fe3+转变为Fe2+，测定了ZrO2+；加氧化剂使Fe2+转变为Fe3+，在pH≈1.5以及醋酸存在的条件下，测定了Fe3+；最后调节溶液pH=5～6测定了Y3+。本方法的RSD<2％。应用该方法得出结晶母液的分析结果为CZrO2+=0.0825mol/L，CFe3+=0.107mol/L，CY3+=0.085mol/L。
　　由于铁离子对锆-钇的萃取分离影响显著，本文设计了先除铁再分离锆、钇的试验方案。经试验发现，控制料液酸度为5mol/L，除铁萃取剂组成为仲辛醇：煤油=7:3（体积比），O:A（有机相体积：水相体积）=1:1，经3级逆流萃取可以除去81%的铁离子，而ZrO2+和Y3+不被萃取。通过对比P204和P507两种锆、钇萃取剂的萃取效果，发现P204的效果优于P507，故采用P204作为分离锆、钇的萃取剂。在 P204(1mol/L)-仲辛醇(15%)-磺化煤油，皂化率20%，O:A=1:1条件下，对上述经过仲辛醇萃取除铁后的溶液经3级逆流萃取后，可以使锆完全被萃取到有机相中，而钇几乎未被萃取，从而完全分离锆、钇两种元素。通过对有机相反萃取发现，当O:A=1:1，采用6mol/L的盐酸反萃一次可使被萃取到有机相中的钇反萃到水相中，而锆仍然留在有机相。此后，再采用1.8mol/L NaOH溶液为反萃剂，O:A=1:1，2级萃取可将锆以沉淀的形式完全反萃到水相中。本文还对富钇水相进行了钇的提纯研究，其中控制料液酸度小于0.5mol/L，CY3+=0.1mol/L，用8%草酸溶液进行沉淀，沉淀剂滴加速率3mL/min，沉淀温度40℃、陈化时间60min，得到纯白色的草酸钇沉淀。沉淀经过滤，洗涤，在870℃马弗炉中灼烧3h即得到纯度99.987%的氧化钇。

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1 绪 论

1.1 锆和钇概述

1.2 锆、铁、钇的测定

1.3 锆和钇的分离

1.4 钇的提纯

1.5 论文研究内容及意义

2 锆、铁和钇的测定

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5本章小结

3 仲辛醇从结晶母液中萃取铁的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 研究方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

4 锆、钇的分离和提纯

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 实验步骤

4.4 结果与讨论

4.5本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

硕士研究生期间参与的项目