澳大利亚红土矿中金属钪的探索性试验.docx
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澳大利亚红土矿中金属钪的探索性试验
项目计划书
项目名称：
澳大利亚红土矿中金属钪的探索性试验
申报单位：
昊融技术开发
通讯地址：
市前进大街2266号
邮编：
130012
联系：
传真：
7
电子：
liudandan1225163.
填报日期：
二○一○年七月
昊融集团公司
二○一○年七月监制
一、项目参加人员
项目负责人简历：
2001.9—2005.7于工业大学读本科，生物工程专业，从事
微生物枯草芽孢杆菌的纯化培养及微生物絮凝剂筛选研究；
2007.9—2009.7于东北大学读硕士研究生，化学工程专业，从事湿法冶金、生物冶金研究方向，在读期间从事阳极泥中贵金属金、银的提取分离和铜，砷，锑，铋等贱金属回收；硫酸烧渣中铅，锌，银的湿法浸出及贵金属金银回收；金川公司项目高纯氯化镍，硫酸镍中微量钴的去除；紫金矿业工厂浸出液环境中铜铁萃取；
2009.7—今于省冶金研究院选冶所工作，参加
浮选金精矿细菌氧化-氰化提金实验组和澳大利亚Metallica红土矿火法冶金实验组从事有色金属生物冶金和红土矿火法冶金工艺研究。
发表论文：
硫酸烧渣中铅锌银的湿法浸出研究
项目参加人：
项目参加人一览表
责任
性别
年龄
专业
职称
职务
负责人
丹丹
女
28
冶金
工程师
专家顾问
马忠诚
男
51
冶金
研究员
总工程师
参加人
王学哲
男
40
冶金
高工
参加人
曲海翠
女
26
冶金
工程师
参加人
韧
男
41
冶金
高工
二、项目提出的背景，立项依据。
2.1项目背景
1879年，瑞典化学家尼尔森发现了钪（Sc）元素，它位于元素周期表中的第三副族。
由于钪在自然界与稀土元素伴生，且物化性质与稀土元素相似，故被列入稀土元素类，成为重要的稀土元素之一。
钪的独立矿物极少，且与800多种矿物分散存在，含量很少，故称为稀散元素。
由于钪发现较晚，提取较困难，开发利用缓慢，因而常不被关注和重视。
近30多年来，金属钪在被开发中呈现了许多优良的性能。
钪广泛应用于国防、冶金、化工、玻璃、航天、核技术、激光、电子、计算机电源、超导以及医疗科学等领域。
高纯氧化钪可用于电子发射材料、超导材料太阳能电池材料等。
美日等西方国家多用作体育器械，如棒球棒、垒球棒、自行车横梁，也用于新型光源钪钠灯。
俄罗斯对钪及含钪合金的研究，始于20世纪60年代。
当时美两国进行核军备竞赛计划经济体制下的联，大量生产铀，并对其副产物钪也进行了军事开发研究，工作一直到现在。
就铝钪合金而言，俄罗斯一直处于领先位置，在航空工业中，已广泛用作米格-26、米格-29、图-204客机、雅克-36直升机的结构材料，还以挤压异形材的形式用于安东诺夫运输机做机身纵梁。
由于它可以使制成的各种新材料呈现出极佳的应用性能，促进钪在新材料、国防军工及民用工业等领域获得了较好的应用，发展前景看好。
澳大利亚红土矿是一个以非金矿物为主，高硅、高镁的物料，并含有稀散元素钪。
钪是一种物理、化学性能优异的稀有金属，价格极其昂贵，应用广泛且应用价值极高。
最近研究发现，澳大利亚红土矿含金属钪30～150g/t，如能使其回收，经济价值相当可观。
因此，本课题目的是对澳大利亚红土矿中钪的提取工艺进行研究，寻找高效、廉价的提取工艺，为综合回收有价金属奠定基础。
2.2项目依据
2.2.1从钛铁矿生产钛白的废液回收钪
硫酸法从钛铁矿生产钛白粉时，水解酸性废液中含钪量约占钛铁矿中总含量的80%。
我国生产的氧化钪，绝大部分来自钛白粉厂。
上升钛白粉厂和跃龙化工厂以及钛白粉厂等都建立了氧化钪生产线。
硫酸厂投产了一套年产30kg氧化钪的工业装置，形成了“连续萃取—12级逆流洗钛—化学精制”三级提钪工艺路线，产品含量稳定在98%～99%。
跃龙化工厂采用P204-TBP-煤油协同萃取初期富集钪，NaOH反萃，盐酸溶解，再经55%～62%（或P350）萃淋树脂萃取色谱分离净化钪，最后经草酸精制得纯度大99.9%，整个方法钪的收率大于70%。
前联以0.4MP204自钛白母液中提取钪，O/A=1/100时钪差不多能完全同钛、铁、钙等杂质分离，用固体NaF反萃钪，再用3%H2SO4溶解，扩大试验钪的回收率为85%～90%。
健等在用P204-TBP从钛白母液中提钪时，先加入抑制剂，抑制P204对铁、钛的萃取，而后用混酸及硫酸洗涤萃取有机相，使有机相中TiO2含量降至0.1mg/l，Fe含量降至0.5mg/l。
彦琳等人以P507-N7301-煤油混合萃取剂提钪，萃取率达95%以上，二次草酸沉淀Sc2O3产品纯度达99%以上。
聂利等人采用两段提钪，第一段采用P507-癸醇-煤油萃取，第二段用P5709-TBP-煤油萃取，钪浓缩50倍多。
慧中先用N1923选择性萃钪，而后再加TBP萃钪进一步除杂，两段钪总共浓缩了50多倍，草酸精制后Sc2O3
纯度为99%,，回收率为84%。
此外离子交换法、乳状液膜法也已用于钛白废液提钪。
2.2.2从氯化烟尘中提取钪
在钛铁矿进行电弧炉熔炼高钛渣时，由于Sc2O3与铌、铀、钒等氧化物一样生成热高,故很稳定不会被还原而留在高钛渣中。
将此高钛渣进行高温氯化生产TiCl4时，钪在氯化烟尘中被富集。
铝厂五一分厂建成的生产线年生产氧化钪20～30kg。
柯家骏等查明钪在氯化烟尘中含量可达0.03%～0.12%，主要形式是ScCl3；并研究了湿法冶金提取Sc2O3的流程，包括水浸、TBP煤油溶液萃取、草酸沉淀净化及灼烧等单元操作，先后进行了小型和扩大试验，得到纯度99.5%的Sc2O3产品；从氯化烟尘到产品，钪回收率为60%。
2.2.3从赤泥中回收钪
据估算，全世界200万t的钪储量中有75%～80%是伴生在铝土矿中，在生产氧化铝过程中，铝土矿在碱溶时，Fe、Ca、Si、Mg、Ti、Sc等元素由于氧化铝的大量溶解而留在赤泥中得到富集，铝土矿中98%，以上的钪富集于赤泥中，其Sc2O3的含量
可达0.02%。
从赤泥中回收钪的方法有：
还原熔炼法处理赤泥；硫酸化焙烧处理赤泥；废酸洗液浸出处理赤泥；用碳酸钠溶液浸取；直接用浓度50%，的硫酸浸出；用浓盐酸浸取。
从赤泥中回收钪的原则流程如图所示。
2.2.4利用选矿和湿法冶金的方法从矿石中提取钪
利用选矿的方法可以先将原料中的钪进行富集，提高钪的品位，然后采用浸出，萃取，草酸沉淀，灼烧提纯等湿法冶金的工艺获得Sc2O3。
目前在这方面研究的较多的有理工大学宗华教授，较成功的项目有从尾矿中提钪和从长江三峡淤泥中提钪等。
从长江三峡淤砂中提钪的工艺流程如图2所示。
三、拟采取的技术路线、研究方案（技术关键）
本实验项目澳大利亚红土矿提取金属钪的理主要是研究从澳大利亚红土矿中回收稀有元素金属钪。
以金属钪在其它矿物中的提取技术为基础，在保证澳大利亚红土矿冶炼镍铁的经济效益为前提，研究论依据、探索工艺技术路线。
目前金属元素钪的提取研究主要在生产钛白废液和赤泥中回收，从红土矿中回收金属钪还是第一次。
以近年来的研究成果为基础，本项目技术路线主要分为以下两步：
第一技术路线：
1.对含钪金属的澳大利亚红土矿进行多元素分析和金属矿物组成分析，对实验矿样组成进行宏观认知。
2.研究红土矿中金属钪的赋存状态，分析红土矿中各矿石的理化性质，通过比重和比磁化系数等多因素的对比，考察是否可以通过重选，磁选的方式将含钪矿物进行富集，制备钪精矿。
在制备钪精矿的同时也要检测金属元素镍，铁的主要去向。
3.对选矿制备的钪精矿进行金属钪进行浸取工艺研究。
4.针对含钪浸液进行金属钪的提取回收工艺研究。
第二技术路线：
1.对含金属钪的澳大利亚红土矿进行多元素分析和金属矿物组成分析，对实验矿样进行宏观认知。
2.在澳大利亚红土矿冶炼镍铁工艺后，对经过高温处理过的含钪红土矿进行金属相和渣相分析，考察冶炼镍铁工艺处理后的矿样中钪，镍，铁金属去相。
3.对冶炼镍铁工艺处理后的含钪冶炼渣进行浸取工艺研究。
4.针对含钪浸液进行金属钪的提取回收工艺研究。
四、项目主要工作容、实施计划、本年度工作容
4.1项目研究容
第一技术路线：
（1）原矿工艺矿物学研究；
①原矿化学成分及含钪量的研究；
②矿物组成及嵌布粒度特性的分析；
③各粒级中含钪矿物单体解离度的测定；
④矿物磁性分析；
⑤主要单矿物的物性测定。
（2）钪精矿选矿试验研究；
①重选抛尾试验；
②弱磁选除铁试验；
③强磁选富集试验；
（3）钪精矿中金属元素钪的浸出试验探索研究；
（4）环保试验研究
①选矿尾矿的处理与综合利用；
②浸渣的综合利用与处理；
③废酸及其它废液的综合利用及处理。
第二技术路线：
（1）原矿工艺矿物学研究；
①原矿化学成分及含钪量的研究；
②矿物组成及嵌布粒度特性的分析；
③各粒级中含钪矿物单体解离度的测定。
（2）矿物冶炼镍铁后金属元素钪的走向分析；
①矿物冶炼镍铁；
②矿物冶炼镍铁后金属相和渣相化学元素全分析。
（3）冶炼渣相中金属元素钪的浸出试验探索研究。
（4）环保试验研究
①浸渣的综合利用与处理；
②废酸及其它废液的综合利用及处理。
本年度实施计划见下面时间表。
实施计划时间表
时间
容
其他
7月-9月
原料设备准备
包括调研
10月
原矿工艺矿物学研究试验
11月-2011.2月
钪精矿选矿试验
考察富集
3月-5月
钪精矿中金属元素钪的浸出试验
考察分离
6月
环保试验（第一技术路线）
7月
矿物冶炼镍铁后钪的走向分析试验
8月-10月
冶炼渣相中金属元素钪的浸出试验
考察分离
11月
环保试验（第二技术路线）
12月
编写试验研究报告
五、总投资估算、本年度经费预算
本试验为探索性试验，试验方向种类较多，周期较长。
暂定以一年半为试验周期。
本年拟完成周期的三分之一容。
总投资估算为34万元，本年度经费预算为15万元。
整体项目经费估算见下表。
经费预算表
单位：
万元
序号
预算科目名称
合计
申请经费
自筹经费
1
一、经费支出
2
1．设备费
3
（1）购置设备费
14
4
10
4
（2）试制设备费
5
（3）设备改造与租赁费
6
2．材料费
1
1
7
3．化验检测费
8
8
8
4．燃料动力费
1
1
9
5．差旅费
1
1
10
6．会议费
11
7．劳务费
5
5
12
8．管理费
4
4
18
二、经费来源
19
1．申请公司经费补贴
24
20
2．自筹经费来源
21
（1）单位自有资金
22
（2）单位自有资产
10
23
（3）其他资金
六、预计取得的效果
1.提供一条从红土矿中富集钪精矿的工艺路线。
2.通过具体实验数据可以提供一条经济可行性的从红土矿或钪精矿中提取回收金属钪的冶金工艺路线。
3.提供试验研究报告。
4.申报国家发明专利。
七、保障措施
1.先借鉴钛白废液和赤泥中回收金属钪工艺，由简入难。
2.以精准高效的原矿工艺矿物学研究试验结果为依据，以矿物间的理化性质差异为理论基础。
3.申请马忠诚作为专家负责技术顾问。
4.总结曾经探索过的试验，以使试验少走弯路。
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