广西平果铝厂赤泥中钪的提取试验研究

摘要

赤泥虽是氧化铝厂的工业废渣，但其中钪的含量较高，接近工业级别，因此开展赤泥中钪提取工艺研究，不仅可以使赤泥得到有效利用，也能够拓展钪的提取来源，对赤泥的综合利用及钪行业发展能够产生积极影响。
　　本课题以广西平果铝厂拜耳法赤泥为主要研究对象，对其化学成分及物相组成进行了分析。通过ICP-MS法分析得知，赤泥化学组成中的有价元素主要有Fe、Al、Ti及稀土元素等，其中Sc2O3的含量为0.016％，钪含量较高。通过SEM及XRD分析，表明赤泥中不存在钪的独立矿物，钪以类质同象的形式存在于赤泥的其他矿物中。
　　根据平果铝厂赤泥性质、酸浸赤泥热力学及动力学的研究，采用两段酸浸出及溶剂萃取的方法提取赤泥中钪。经过一段酸浸后赤泥中的Na、Ca浸出较多而钪浸出较少，赤泥二段浸出试验采用24-1分部析因试验，探讨了盐酸浓度、浸出温度、液固比、浸出时间对钪、铁浸出率的影响。采用Design-expert软件进行试验数据分析，得到了钪、铁浸出率与各因素之间的2FI数学模型，并通过试验优化得出了钪的最佳浸出条件为:浸出温度70℃，浸出时间120 min，盐酸浓度3.49，液固比8，在此条件下钪浸出率达到73.49％，而铁的浸出率为17.12％，浸出效果理想。萃取过程采用D2EHPA(P204)为萃取剂，采用单因素试验探讨了萃取剂浓度，萃取时间及酸浓度对钪、铁萃取率影响，并得出钪萃取最佳试验条件为A/O为5，液相酸度pH为0.5，有机相中P204含量为1％，萃取时间为15 min，在该条件下钪萃取率可达96％。用NaOH溶液作为反萃剂，通过正交试验研究得出负载有机相反萃最佳条件为相比1，NaOH浓度为2 mol/L，温度为70℃，在此条件下，钪反萃取率可达93.68％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 钪及其资源分布

1．1．1 钪的物理化学性质

1．1．2 钪资源的分布

1．1．3 钪的应用

1．2 钪提取方法

1．2．1 溶剂法萃取

1．2．2 离子交换法

1．2．3 沉淀法

1．2．4 液膜萃取法

1．3 赤泥及其利用

1．3．1 赤泥的性质

1．3．2 赤泥利用现状

1．3．3 赤泥提钪现状

1．4 本课题的提出及研究内容

1．4．1 提出背景及意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 研究目标

第二章 广西平果铝厂赤泥性质的研究

2．1 广西平果铝厂赤泥的化学成分

2．2 广西平果铝厂赤泥的物相组成及形貌

2．3 广西平果铝厂赤泥的热分析研究

2．4 本章小结

第三章 盐酸浸出钪的试验研究

3．1 试验方法

3．1．1 试验原料

3．1．2 试验试剂和仪器

3．1．3 分析方法

3．2 盐酸浸出赤泥理论分析

3．2．1 盐酸浸出赤泥热力学分析

3．2．2 钪浸出动力学研究

3．3 试验方案

3．3 试验结果与分析

3．3．1 一段酸浸出

3．3．2 二段酸浸出

3．4 本章小结

第四章 浸出液萃取钪的研究

4．1 试验方法

4．1．1 试验原料及试剂

4．1．2 试验仪器

4．1．3 试验方案及过程

4．2 浸出液中钪的萃取

4．2．1 P204萃取钪的理论分析

4．2．2 萃取剂浓度的影晌

4．2．3 萃取时间的影响

4．2．4 酸浓度的影响

4．4 萃取有机相中钪的反萃与提纯

4．5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文