从长江三峡库尾（重庆段）淤砂中提钪试验研究

摘要

长江是中国人民的母亲河,三峡工程是举世瞩目的伟大工程,三峡大坝建成后,长江重庆段成为库尾,会造成大量泥砂在此淤积.大量的淤砂不仅会严重影响长江航道的顺利通航,也会给当地环境造成严重污染.因此,淤砂的处理成为保护三峡,保证长江重庆段顺利通航以及保护环境的重要问题.经过对淤砂取样研究分析得出,长江三峡库尾(重庆段)淤砂是一个以非金矿物为主,高硅、高钙、镁的物料,并含有稀贵金属钪.钪是一种物理、化学性能优异的稀有金属,价格极其昂贵且应用价值极高,广泛应用于国防、冶金、化工、玻璃、航天、核技术、激光、电子、计算机电光源、超导以及医疗科学等领域.研究分析得出,长江三峡(重庆段)库尾淤砂中钪的品位为6.6g/t.经过经济分析及预算,如果将淤砂中的这些钪提取出来,不仅解决了泥砂淤积问题,而且可以获得相当大的经济效益,促进当地经济的发展.本课题进行了从长江三峡库尾(重庆段)淤砂中提钪的试验研究.根据对淤砂的矿物组成及工艺矿物学研究,我们查清了主要含钪矿物是钛辉石和钛铁矿.根据二者比重上的性质差异,首先采用螺旋抛尾得到钪的粗精矿,然后进行了粗精矿磨矿-重选-磁选-电选联合工艺流程的小型试验研究,最后对该工艺流程进行了半工业考核试验,验证了该工艺流程的可行性.经过对淤砂进行以上选矿试验,得到了品位为96.23g/t,回收率为62.11﹪钪精矿;然后将所得钪精矿进行了浸出-萃取-反萃取-草酸沉淀等一系列工艺研究,得到了金属钪的氧化物Sc<,2>O<,3>.本课题还对金属钪的提取进行了探索性的试验研究,最终得到了品位为97.38﹪的金属钪.选钪过程的同时选出了品位为54.21﹪钛磁铁精矿,选矿试验所产生的尾矿可作建筑材料原料加以综合回收利用.本课题对淤砂选钪过程中所产生的尾矿、钪精矿浸出过程所产生的浸渣以及萃取过程所产生的废液都进行了处理和回收利用,确保了整个试验过程对环境不产生污染,符合现代选矿的要求.

目录

文摘

英文文摘

昆明理工大学学位论文原创性声明及关于论文使用授权的说明

1文献综述及选题意义

1.1钪的发现

1.2钪的资源

1.3钪的物理性质和化学性质

1.3.1钪的物理性质

1.3.2钪的化学性质

1.3.3钪的各种化合物

1.4钪的富集、净化和提纯

1.5金属钪的制取和钪的应用

1.5.1金属钪的制取

1.5.2钪的应用

1.6论文的提出及研究内容

1.6.1选题的目的及意义

1.6.2研究内容

1.7本章小结

2试验研究方法及技术路线

2.1试样的采取与制备

2.1.1试样的采取

2.1.2试样的制备

2.2试验方法及技术路线

2.3试验主要设备

2.4本章小结

3原矿矿物组成及工艺矿物学研究

3.1原矿矿物组成

3.1.1矿样化学成分及含钪量的研究

3.1.2矿样的矿物组成

3.2原矿工艺矿物学研究

3.2.1原矿粒度组成研究

3.2.2各粒级中主要含钪矿物单体解离度的测定

3.3原矿磁性分析

3.4原矿中主要单矿物的物性测定

3.4.1原矿中主要单矿物的提取

3.4.2原矿中主要单矿物的物性测定

3.5本章小结

4选矿试验研究

4.1螺旋抛尾试验

4.1.1给矿量试验

4.1.2给矿浓度试验

4.1.3冲洗水量试验

4.2磨矿试验

4.2.1钢球充填率及球径配比试验

4.2.2给矿速度试验

4.2.3磨矿浓度试验

4.3分级试验

4.3.1螺旋分极机试验

4.3.2旋流器分级试验

4.4磁选试验

4.4.1弱磁场磁选机磁选试验

4.4.2高梯度磁选机磁选试验

4.5重选试验

4.5.1离波摇床冲程试验

4.5.2离波摇床冲次试验

4.5.3离波摇床给矿浓度试验

4.6电选试验

4.6.1分选电压对电选影响试验

4.6.2电晕电极根数对电选影响试验

4.6.3弧形接地电极长度对电选影响试验

4.7综合流程试验

4.8综合流程考核试验

4.9本章小结

5钪精矿浸出试验研究

5.1试样的采取与制备

5.2试验方法及试验所用的仪器、试剂

5.2.1试验方法

5.2.2试验仪器及试剂

5.3盐酸浸出试验

5.3.1盐酸浓度试验

5.3.2液固比试验

5.3.3浸出温度试验

5.3.4浸出时间试验

5.3.5入浸物料粒度试验

5.4硝酸浸出试验研究

5.5硫酸浸出试验研究

5.6助溶剂浸出试验研究

5.6.1助溶剂种类对浸出率影响试验

5.6.2助溶剂用量对浸出率影响试验

5.7氯化焙烧—浸出试验研究

5.7.1氯化剂种类试验

5.7.2氯化钠用量试验

5.7.3氯化焙烧时间试验

5.7.4焙烧温度试验

5.8碱熔合—水解—浸出试验研究

5.8.1碱熔合剂种类试验

5.8.2、碱熔合剂用量试验

5.8.3、碱熔合温度试验

5.8.4碱熔合时间试验

5.9钪浸出半工业试验

5.10浸出效果的检测

5.11本章小结

6钪萃取试验研究

6.1萃取前溶液的准备

6.2试验方法及试验仪器、药剂

6.3 TBP萃取试验研究

6.3.1酸度试验

6.3.2混合时间试验

6.3.3相比试验

6.3.4煤油用量试验

6.3.5水洗次数试验

6.4反萃取试验

6.4.1反萃取振荡强度试验

6.4.2反萃取振荡时间及静置分层时间试验

6.4.3助萃剂试验

6.5钪萃取半工业试验

6.6本章小结

7钪的转相、提纯及金属钪的制取

7.1钪的转相

7.1.1试验方法

7.1.2试验所用仪器及试剂

7.2三氧化二钪的提纯

7.3金属钪的制取

7.3.1 ScF3的制备

7.3.2金属钪的制取

7.4本章小结

8选矿尾矿、浸渣、废液治理及综合利用的探讨

8.1选矿尾矿的综合利用

8.2浸渣的综合利用

8.3废酸的综合利用与治理

8.4本章小结

9结论

致谢

参考文献

附录A(攻读学位期间发表论文)

附录B(照片)

附录C浸出前后部分矿物X衍射分析及图谱

附录D Sc2O3成分分析

附录E金属钪检测化验结果