澳大利亞紅土礦中金屬鈧的探索性試驗(yàn)

1、項(xiàng)目計劃書項(xiàng)目名稱： 澳大利亞紅土礦中金屬鈧的探索性試驗(yàn)申報單位： 吉林昊融技術(shù)開發(fā)有限公司 通訊地址： 長春市前進(jìn)大街2266號 郵 編： 130012 聯(lián)系電話： 傳真： 043185161277 電子郵箱： liudandan1225 填報日期： 二一年七月 吉林昊融集團(tuán)公司二一年七月監(jiān)制一、項(xiàng)目參加人員項(xiàng)目負(fù)責(zé)人簡歷：2001.92005.7于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)讀本科，生物工程專業(yè)，從事微生物枯草芽孢桿菌的純化培養(yǎng)及微生物絮凝劑篩選研究；2007.92009.7 于東北大學(xué)讀碩士研究生，化學(xué)工程專業(yè)，從事濕法冶金、生物冶金研究方向，在讀期間從事陽極泥中貴金屬金、銀的提取分離和銅，砷，銻，鉍

2、等賤金屬回收；硫酸燒渣中鉛，鋅，銀的濕法浸出及貴金屬金銀回收；金川公司項(xiàng)目高純氯化鎳，硫酸鎳中微量鈷的去除；紫金礦業(yè)工廠浸出液環(huán)境中銅鐵萃??；2009.7今 于吉林省冶金研究院選冶所工作，參加遼寧丹東浮選金精礦細(xì)菌氧化-氰化提金實(shí)驗(yàn)組和澳大利亞Metallica紅土礦火法冶金實(shí)驗(yàn)組從事有色金屬生物冶金和紅土礦火法冶金工藝研究。發(fā)表論文：硫酸燒渣中鉛鋅銀的濕法浸出研究項(xiàng)目參加人：項(xiàng)目參加人一覽表責(zé)任姓名性別年齡專業(yè)職稱職務(wù)負(fù)責(zé)人劉丹丹女28冶金工程師專家顧問馬忠誠男51冶金研究員總工程師參加人王學(xué)哲男40冶金高 工參加人曲海翠女26冶金工程師參加人李 韌男41冶金高 工二、項(xiàng)目提出的背景，立項(xiàng)依

3、據(jù)。2.1項(xiàng)目背景1879年，瑞典化學(xué)家尼爾森發(fā)現(xiàn)了鈧(Sc)元素，它位于元素周期表中的第三副族。由于鈧在自然界與稀土元素伴生，且物化性質(zhì)與稀土元素相似，故被列入稀土元素類內(nèi)，成為重要的稀土元素之一。鈧的獨(dú)立礦物極少，且與800多種礦物分散存在，含量很少，故稱為稀散元素。由于鈧發(fā)現(xiàn)較晚，提取較困難，開發(fā)利用緩慢，因而常不被關(guān)注和重視。近30多年來，金屬鈧在被開發(fā)中呈現(xiàn)了許多優(yōu)良的性能。鈧廣泛應(yīng)用于國防、冶金、化工、玻璃、航天、核技術(shù)、激光、電子、計算機(jī)電源、超導(dǎo)以及醫(yī)療科學(xué)等領(lǐng)域。高純氧化鈧可用于電子發(fā)射材料、超導(dǎo)材料太陽能電池材料等。美日等西方國家多用作體育器械，如棒球棒、壘球棒、自行車橫梁

4、，也用于新型光源鈧鈉燈。俄羅斯對鈧及含鈧合金的研究，始于20世紀(jì)60年代。當(dāng)時美蘇兩國進(jìn)行核軍備競賽計劃經(jīng)濟(jì)體制下的蘇聯(lián)，大量生產(chǎn)鈾，并對其副產(chǎn)物鈧也進(jìn)行了軍事開發(fā)研究，工作一直到現(xiàn)在。就鋁鈧合金而言，俄羅斯一直處于領(lǐng)先位置，在航空工業(yè)中，已廣泛用作米格-26、米格-29、圖-204客機(jī)、雅克-36直升機(jī)的結(jié)構(gòu)材料，還以擠壓異形材的形式用于安東諾夫運(yùn)輸機(jī)做機(jī)身縱梁。由于它可以使制成的各種新材料呈現(xiàn)出極佳的應(yīng)用性能，促進(jìn)鈧在新材料、國防軍工及民用工業(yè)等領(lǐng)域獲得了較好的應(yīng)用，發(fā)展前景看好。澳大利亞紅土礦是一個以非金礦物為主，高硅、高鎂的物料，并含有稀散元素鈧。鈧是一種物理、化學(xué)性能優(yōu)異的稀有金屬，

5、價格極其昂貴，應(yīng)用廣泛且應(yīng)用價值極高。最近研究發(fā)現(xiàn)，澳大利亞紅土礦含金屬鈧30150g/t，如能使其回收，經(jīng)濟(jì)價值相當(dāng)可觀。因此，本課題目的是對澳大利亞紅土礦中鈧的提取工藝進(jìn)行研究，尋找高效、廉價的提取工藝，為綜合回收有價金屬奠定基礎(chǔ)。2.2項(xiàng)目依據(jù)從鈦鐵礦生產(chǎn)鈦白的廢液回收鈧硫酸法從鈦鐵礦生產(chǎn)鈦白粉時，水解酸性廢液中含鈧量約占鈦鐵礦中總含量的80%。我國生產(chǎn)的氧化鈧，絕大部分來自鈦白粉廠。上海東升鈦白粉廠和上海躍龍化工廠以及廣州鈦白粉廠等都建立了氧化鈧生產(chǎn)線。杭州硫酸廠投產(chǎn)了一套年產(chǎn)30kg氧化鈧的工業(yè)裝置，形成了“連續(xù)萃取12級逆流洗鈦化學(xué)精制”三級提鈧工藝路線，產(chǎn)品含量穩(wěn)定在98%99%

6、。上海躍龍化工廠采用P204-TBP-煤油協(xié)同萃取初期富集鈧，NaOH反萃，鹽酸溶解，再經(jīng)55%62%（或P350）萃淋樹脂萃取色譜分離凈化鈧，最后經(jīng)草酸精制得純度大99.9%，整個方法鈧的收率大于70%。前蘇聯(lián)以0.4M P204自鈦白母液中提取鈧，O/A=1/100時鈧差不多能完全同鈦、鐵、鈣等雜質(zhì)分離，用固體NaF反萃鈧，再用3%H2SO4溶解，擴(kuò)大試驗(yàn)鈧的回收率為85%90%。楊健等在用P204-TBP從鈦白母液中提鈧時，先加入抑制劑，抑制P204對鐵、鈦的萃取，而后用混酸及硫酸洗滌萃取有機(jī)相，使有機(jī)相中TiO2含量降至0.1mg/l，F(xiàn)e含量降至0.5mg/l。馮彥琳等人以P507-

7、N7301-煤油混合萃取劑提鈧，萃取率達(dá)95%以上，二次草酸沉淀Sc2O3產(chǎn)品純度達(dá)99%以上。聶利等人采用兩段提鈧，第一段采用P507-癸醇-煤油萃取，第二段用P5709-TBP-煤油萃取，鈧濃縮50倍多。劉慧中先用N1923選擇性萃鈧，而后再加TBP萃鈧進(jìn)一步除雜，兩段鈧總共濃縮了50多倍，草酸精制后Sc2O3純度為99%,，回收率為84%。此外離子交換法、乳狀液膜法也已用于鈦白廢液提鈧。從氯化煙塵中提取鈧 在鈦鐵礦進(jìn)行電弧爐熔煉高鈦渣時，由于Sc2O3與鈮、鈾、釩等氧化物一樣生成熱高,故很穩(wěn)定不會被還原而留在高鈦渣中。將此高鈦渣進(jìn)行高溫氯化生產(chǎn)TiCl4時，鈧在氯化煙塵中被富集。撫順鋁廠

8、五一分廠建成的生產(chǎn)線年生產(chǎn)氧化鈧2030kg?？录因E等查明鈧在氯化煙塵中含量可達(dá)0.03%0.12%，主要形式是ScCl3；并研究了濕法冶金提取Sc2O3 的流程，包括水浸、TBP煤油溶液萃取、草酸沉淀凈化及灼燒等單元操作，先后進(jìn)行了小型和擴(kuò)大試驗(yàn)，得到純度99.5%的Sc2O3產(chǎn)品；從氯化煙塵到產(chǎn)品，鈧回收率為60%。從赤泥中回收鈧據(jù)估算，全世界200萬t的鈧儲量中有75%80%是伴生在鋁土礦中，在生產(chǎn)氧化鋁過程中，鋁土礦在堿溶時，F(xiàn)e、Ca、Si、Mg、Ti、Sc等元素由于氧化鋁的大量溶解而留在赤泥中得到富集，鋁土礦中98%，以上的鈧富集于赤泥中，其Sc2O3的含量可達(dá)0.02%。從赤泥中

9、回收鈧的方法有：還原熔煉法處理赤泥；硫酸化焙燒處理赤泥；廢酸洗液浸出處理赤泥；用碳酸鈉溶液浸取；直接用濃度50%，的硫酸浸出；用濃鹽酸浸取。從赤泥中回收鈧的原則流程如圖所示。赤 泥純氧化鈧產(chǎn)品 提 純灼 燒沉 淀萃 取濃硫酸處理蘇打液浸出電弧爐還原熔煉CaO,焦炭造成球塊爐渣浸液圖1從赤泥中回收鈧的原則流程利用選礦和濕法冶金的方法從礦石中提取鈧利用選礦的方法可以先將原料中的鈧進(jìn)行富集，提高鈧的品位，然后采用浸出，萃取，草酸沉淀，灼燒提純等濕法冶金的工藝獲得Sc2O3。目前在這方面研究的較多的有昆明理工大學(xué)張宗華教授，較成功的項(xiàng)目有從攀枝花尾礦中提鈧和從長江三峽淤泥中提鈧等。從長江三峽淤砂中提鈧

10、的工藝流程如圖2所示。淤 沙中 礦浸出萃取沉淀灼燒提純純氧化鈧產(chǎn)品鈧精礦電 選干 燥重 選鈦磁鐵礦精礦高梯度磁選弱磁選重 選尾 礦圖2從長江三峽淤沙中提鈧的工藝流程三、擬采取的技術(shù)路線、研究方案（技術(shù)關(guān)鍵）本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目澳大利亞紅土礦提取金屬鈧的理主要是研究從澳大利亞紅土礦中回收稀有元素金屬鈧。以金屬鈧在其它礦物中的提取技術(shù)為基礎(chǔ)，在保證澳大利亞紅土礦冶煉鎳鐵的經(jīng)濟(jì)效益為前提，研究論依據(jù)、探索工藝技術(shù)路線。目前金屬元素鈧的提取研究主要在生產(chǎn)鈦白廢液和赤泥中回收，從紅土礦中回收金屬鈧還是第一次。以近年來的研究成果為基礎(chǔ)，本項(xiàng)目技術(shù)路線主要分為以下兩步：第一技術(shù)路線： 1.對含鈧金屬的澳大利亞紅土礦進(jìn)

11、行多元素分析和金屬礦物組成分析，對實(shí)驗(yàn)礦樣組成進(jìn)行宏觀認(rèn)知。2.研究紅土礦中金屬鈧的賦存狀態(tài)，分析紅土礦中各礦石的理化性質(zhì)，通過比重和比磁化系數(shù)等多因素的對比，考察是否可以通過重選，磁選的方式將含鈧礦物進(jìn)行富集，制備鈧精礦。在制備鈧精礦的同時也要檢測金屬元素鎳，鐵的主要去向。3.對選礦制備的鈧精礦進(jìn)行金屬鈧進(jìn)行浸取工藝研究。4.針對含鈧浸液進(jìn)行金屬鈧的提取回收工藝研究。第二技術(shù)路線：1.對含金屬鈧的澳大利亞紅土礦進(jìn)行多元素分析和金屬礦物組成分析，對實(shí)驗(yàn)礦樣進(jìn)行宏觀認(rèn)知。2.在澳大利亞紅土礦冶煉鎳鐵工藝后，對經(jīng)過高溫處理過的含鈧紅土礦進(jìn)行金屬相和渣相分析，考察冶煉鎳鐵工藝處理后的礦樣中鈧，鎳，鐵

12、金屬去相。3.對冶煉鎳鐵工藝處理后的含鈧冶煉渣進(jìn)行浸取工藝研究。4.針對含鈧浸液進(jìn)行金屬鈧的提取回收工藝研究。四、項(xiàng)目主要工作內(nèi)容、實(shí)施計劃、本年度工作內(nèi)容4.1項(xiàng)目研究內(nèi)容第一技術(shù)路線：(1)原礦工藝礦物學(xué)研究；原礦化學(xué)成分及含鈧量的研究；礦物組成及嵌布粒度特性的分析；各粒級中含鈧礦物單體解離度的測定；礦物磁性分析；主要單礦物的物性測定。(2)鈧精礦選礦試驗(yàn)研究；重選拋尾試驗(yàn)；弱磁選除鐵試驗(yàn)；強(qiáng)磁選富集試驗(yàn)； (3)鈧精礦中金屬元素鈧的浸出試驗(yàn)探索研究；(4)環(huán)保試驗(yàn)研究選礦尾礦的處理與綜合利用；浸渣的綜合利用與處理；廢酸及其它廢液的綜合利用及處理。第二技術(shù)路線：(1)原礦工藝礦物學(xué)研究；原

13、礦化學(xué)成分及含鈧量的研究；礦物組成及嵌布粒度特性的分析；各粒級中含鈧礦物單體解離度的測定。 (2)礦物冶煉鎳鐵后金屬元素鈧的走向分析；礦物冶煉鎳鐵；礦物冶煉鎳鐵后金屬相和渣相化學(xué)元素全分析。(3) 冶煉渣相中金屬元素鈧的浸出試驗(yàn)探索研究。(4)環(huán)保試驗(yàn)研究浸渣的綜合利用與處理；廢酸及其它廢液的綜合利用及處理。本年度實(shí)施計劃見下面時間表。實(shí)施計劃時間表時間內(nèi)容其他7月-9月原料設(shè)備準(zhǔn)備包括調(diào)研10月原礦工藝礦物學(xué)研究試驗(yàn)11月-2011.2月鈧精礦選礦試驗(yàn)考察富集3月-5月鈧精礦中金屬元素鈧的浸出試驗(yàn)考察分離6月環(huán)保試驗(yàn)（第一技術(shù)路線）7月礦物冶煉鎳鐵后鈧的走向分析試驗(yàn)8月-10月冶煉渣相中金屬

14、元素鈧的浸出試驗(yàn)考察分離11月環(huán)保試驗(yàn)（第二技術(shù)路線）12月編寫試驗(yàn)研究報告五、總投資估算、本年度經(jīng)費(fèi)預(yù)算本試驗(yàn)為探索性試驗(yàn)，試驗(yàn)方向種類較多，周期較長。暫定以一年半為試驗(yàn)周期。本年擬完成周期的三分之一內(nèi)容。總投資估算為34萬元，本年度經(jīng)費(fèi)預(yù)算為15萬元。整體項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)估算見下表。經(jīng)費(fèi)預(yù)算表 單位：萬元序號預(yù)算科目名稱合計申請經(jīng)費(fèi)自籌經(jīng)費(fèi)1一、經(jīng)費(fèi)支出21設(shè)備費(fèi)3（1）購置設(shè)備費(fèi)144104（2）試制設(shè)備費(fèi)5（3）設(shè)備改造與租賃費(fèi)62材料費(fèi)117 3化驗(yàn)檢測費(fèi)8884燃料動力費(fèi)1195差旅費(fèi)11106會議費(fèi)117勞務(wù)費(fèi)55128管理費(fèi)4418二、經(jīng)費(fèi)來源191申請公司經(jīng)費(fèi)補(bǔ)貼24202自籌經(jīng)費(fèi)來源21 （1）單位自有資金22 （2）單位自有資產(chǎn)102