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CN116239140A - 一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法 - Google Patents

一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法 Download PDF

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CN116239140A CN202211633832.8A CN202211633832A CN116239140A CN 116239140 A CN116239140 A CN 116239140A CN 202211633832 A CN202211633832 A CN 202211633832A CN 116239140 A CN116239140 A CN 116239140A
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Abstract

本发明属于草酸废液综合利用技术领域,具体涉及一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法。本发明提供的一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,包括以下步骤:(1)将含钪草酸废液进行蒸发浓缩,过滤得到结晶沉淀物、母液和盐酸蒸汽;(2)将所述步骤(1)得到的结晶沉淀物进行酸洗处理,得到纯化草酸钪;(3)将所述步骤(2)得到的纯化草酸钪进行煅烧处理,得到氧化钪。该方法对草酸废液进行蒸发浓缩处理,能够使溶液中稀有的钪资源得到充分回收,同时可分离提取草酸废液中的盐酸、草酸组分,分类回收,做到资源综合利用,绿色环保。

Description

一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法
技术领域
本发明属于草酸废液综合利用技术领域,具体涉及一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法。
背景技术
目前氧化钪的生产过程通常采用草酸溶液进行金属钪的沉淀,但是沉淀后的草酸废液体积大、酸性高,还含有微量有价金属钪(约0.5g/L)。对于草酸废液的处理,一般是选择碱性物质进行中和处理后排放,该方式造成能耗高、成本高,而且存在环保风险;或者是对废酸进行再分离、除杂等一系列酸回收措施,该工艺过程冗长、设备复杂、生产成本高;而直接用草酸废液进行再沉淀容易导致杂质在产品中富集,降低产品的纯度等问题。因此,草酸废液的合理处置显得尤为重要。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的:
在氧化钪的生产过程中,沉淀后的草酸废液中依旧残存少量低浓度有价金属,在自然冷却过程中由于工艺条件的改变,沉淀物和结晶形成不完全,有价金属和草酸回收率较低,仍然有大部分金属钪和草酸以溶液的形式存在于母液中。现有草酸废液的处理工艺,存在着成本高、处理复杂以及成品纯度低等各种问题,无法在工业生产中推广应用。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的实施例提出一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,该方法对草酸废液进行蒸发结晶处理,能够使溶液中稀有的钪资源得到充分回收,同时可分离提取草酸废液中的盐酸、草酸组分,分类回收利用,做到资源综合回收利用,绿色环保。
本发明实施例的一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,包括以下步骤:
(1)将含钪草酸废液进行蒸发浓缩,得到结晶沉淀物、母液和盐酸蒸汽;
(2)将所述步骤(1)得到的结晶沉淀物进行酸洗处理,得到纯化草酸钪;
(3)将所述步骤(2)得到的纯化草酸钪进行煅烧处理,得到氧化钪。
本发明实施例的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法带来的优点和技术效果,1、本发明实施例的方法,采用蒸发浓缩的方法使废液中的金属钪与草酸迅速形成草酸钪沉淀物,多余的草酸则以草酸钪为晶核在其表面形成草酸结晶,通过酸洗处理,能够实现对废液中金属钪和草酸的回收利用;2、本发明实施例的方法,废液中的盐酸在蒸发浓缩的过程中形成盐酸蒸汽,将该蒸汽收集可制成浓度在30~40g/L的稀盐酸溶液,实现废液中盐酸的回收利用;3、本发明实施例的方法,在蒸发结晶过程中多余的草酸以草酸钪为晶核在其表面形成草酸结晶,草酸钪与杂质成分会在草酸包裹下形成混合物,只进行简单的洗涤,夹杂物会在草酸钪煅烧的过程中分解,进入到产品中,降低产品纯度,酸洗剂能够有效对混合物进行酸化处理,实现结晶物的物理分解,使其表面的杂质组分和微小颗粒脱除,纯化草酸钪;4、本发明实施例的方法,实现低成本回收有价金属钪、草酸、盐酸等物质,做到资源的综合回收利用,降低废液造成环境污染的风险。
在一些实施例中,所述步骤(1)中,所述蒸发浓缩的温度为100~110℃。
在一些实施例中,所述步骤(1)中,所述蒸发浓缩后废液中金属钪的浓度为3~5g/L。
在一些实施例中,所述蒸发浓缩是在真空度为-0.05~-0.01MPa的真空条件下进行。
在一些实施例中,所述步骤(1)中,在所述蒸发浓缩的过程中添加沉淀剂,所述沉淀剂的添加量为所述母液中钪质量的4.5~6.5倍,所述沉淀剂为草酸。
在一些实施例中,所述步骤(1)中,将所述母液和含钪草酸废液混合后进行蒸发浓缩。
在一些实施例中,所述步骤(2)中,所述酸洗处理之后进行水洗处理。
在一些实施例中,所述酸洗处理采用的酸洗剂包括盐酸。
在一些实施例中,所述盐酸的浓度为5~30g/L。
在一些实施例中,所述步骤(3)中,所述煅烧的温度为700~900℃,煅烧的时间为2~5h。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例的一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,包括以下步骤:
(1)将含钪草酸废液进行蒸发浓缩,得到结晶沉淀物、母液和盐酸蒸汽;
(2)将所述步骤(1)得到的结晶沉淀物进行酸洗处理,得到纯化草酸钪;
(3)将所述步骤(2)得到的纯化草酸钪进行煅烧处理,得到氧化钪。
本发明实施例的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,采用蒸发浓缩的方法使废液中的金属钪与草酸迅速形成草酸钪沉淀物,多余的草酸则以草酸钪为晶核在其表面形成草酸结晶,通过酸洗处理,能够实现对废液中金属钪和草酸的回收利用;废液中的盐酸在蒸发浓缩的过程中形成盐酸蒸汽,将该蒸汽收集可制成浓度在30~40g/L的稀盐酸溶液,实现废液中盐酸的回收利用;在蒸发结晶过程中多余的草酸以草酸钪为晶核在其表面形成草酸结晶,草酸钪与杂质成分会在草酸包裹下形成混合物,只进行简单的洗涤,夹杂物会在草酸钪煅烧的过程中分解,进入到产品中,降低产品纯度,酸洗剂能够有效对混合物进行酸化处理,实现结晶物的物理分解,使其表面的杂质组分和微小颗粒脱除,纯化草酸钪;实现低成本回收有价金属钪、草酸、盐酸等物质,做到资源的综合回收利用,降低废液造成环境污染的风险。
在一些实施例中,优选地,所述步骤(1)中,所述蒸发浓缩的温度为100~110℃。进一步优选地,所述步骤(1)中,所述蒸发浓缩后废液中金属钪的浓度为3~5g/L。再优选地,所述蒸发浓缩是在真空度为-0.05~-0.01MPa的真空条件下进行。
本发明实施例中,优化了蒸发浓缩的条件,能加速废液中金属钪与草酸形成结晶沉淀,提高处理效率。
在一些实施例中,优选地,所述步骤(1)中,在所述蒸发浓缩的过程中添加沉淀剂,所述沉淀剂的添加量为所述母液中钪质量的4.5~6.5倍,所述沉淀剂为草酸。
本发明实施例中,通过在蒸发浓缩的过程中加入少量沉淀剂,可以使溶液中的微量金属钪充分沉淀,提高钪的回收率。
在一些实施例中,优选地,所述步骤(1)中,将所述母液和含钪草酸废液混合后进行蒸发浓缩。
本发明实施例中,将母液收集后再回到系统中与含钪草酸废液混合蒸发,能够加速溶液中痕量金属钪的沉淀,提高金属钪的回收率。
在一些实施例中,优选地,所述步骤(2)中,所述酸洗处理之后进行水洗处理。进一步优选地,所述酸洗处理采用的酸洗剂包括盐酸。再优选地,所述盐酸的浓度为5~30g/L。
本发明实施例中,优选了酸洗剂的种类及其浓度,能够将草酸钪表面的草酸晶体和杂质快速去除,进一步利用纯水进行精洗,用于清洗草酸钪表面的残酸,将草酸钪表面酸化物质和残酸冲洗掉,提高产品纯度,同时对设备起到保护作用。
在一些实施例中,优选地,所述步骤(3)中,所述煅烧的温度为700~900℃,煅烧的时间为2~5h。进一步优选地,所述煅烧的温度为800℃,煅烧的时间为3h。
本发明实施中,优化了煅烧的温度和时间,不仅能使草酸钪快速分解获得氧化钪,还能节约能耗,降低回收成本。
下面结合具体的实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1
(1)将4m3含Sc=0.9g/L、CHCl=0.81mol/L的草酸钪沉淀废液加入到5m3搪瓷釜内加热到107℃连续搅拌蒸发,釜内真空度为-0.02Mpa;当废液体积浓缩至20%时,停止蒸发,待浓缩后液冷却至50℃时,过滤得到结晶沉淀物和母液;同时,溶液中的盐酸在蒸发浓缩过程中形成的蒸汽可收集制成浓度在30~40g/L的稀盐酸溶液,母液和含钪草酸废液混合蒸发用于加速溶液中痕量金属钪的沉淀;
(2)用浓度为10g/L的盐酸溶液对结晶沉淀物进行洗涤,搅拌20min,浸泡30min后过滤,之后再用超纯水依次进行淋洗,过滤得到纯化草酸抗和洗液;洗液主要为稀草酸溶液,可用于制备草酸溶液或者草酸钪溶液,回到系统内循环使用;
(3)将得到的纯化草酸钪在800℃下煅烧3h,得到氧化钪。
本实施例得到的氧化钪纯度为99%,满足行业的使用要求,金属钪的回收率在85.5%。同时,回收得到的盐酸溶液符合如表1所示的《GB320-2006工业用合成盐酸》中杂质含量标准。
实施例2
(1)将4m3含Sc=0.83g/L、CHCl=0.78mol/L的草酸钪沉淀废液加入到5m3搪瓷釜内加热到107℃连续搅拌蒸发,釜内真空度为-0.02Mpa;蒸发过程中向溶液内投入草酸10kg,当废液体积浓缩至20%时,停止蒸发,待浓缩后液冷却至50℃时,过滤得到结晶沉淀物和母液;同时,溶液中的盐酸在蒸发浓缩过程中形成的蒸汽可收集制成浓度在30~40g/L的稀盐酸溶液,母液和含钪草酸废液混合蒸发用于加速溶液中痕量金属钪的沉淀;
(2)用浓度为10g/L的盐酸溶液对结晶沉淀物进行洗涤,搅拌20min,浸泡30min后过滤,之后再用超纯水依次进行淋洗,过滤得到纯化草酸钪和洗液;洗液主要为稀草酸溶液,可用于制备草酸溶液或者草酸钪溶液,回到系统内循环使用;
(3)将得到的纯化草酸钪在800℃下煅烧3h,得到氧化钪。
本实施例得到的氧化钪纯度为99%,满足行业的使用要求,金属钪的回收率在87%。同时,回收得到的盐酸溶液符合如表1所示的《GB320-2006工业用合成盐酸》中杂质含量标准。
实施例3
(1)将4m3含Sc=0.77g/L、CHCl=0.69mol/L的草酸钪沉淀废液加入到5m3搪瓷釜内加热到106℃连续搅拌蒸发,釜内真空度为-0.02Mpa;当废液体积浓缩至20%时,停止蒸发,待浓缩后液冷却至50℃时,过滤得到结晶沉淀物和母液;同时,溶液中的盐酸在蒸发浓缩过程中形成的蒸汽可收集制成浓度在30~40g/L的稀盐酸溶液,母液和含钪草酸废液混合蒸发用于加速溶液中痕量金属钪的沉淀;
(2)用浓度为5g/L的盐酸溶液对结晶沉淀物进行洗涤,搅拌20min,浸泡30min后过滤,之后再用超纯水依次进行淋洗,过滤得到纯化草酸钪和洗液;洗液主要为稀草酸溶液,可用于制备草酸溶液或者草酸钪溶液,回到系统内循环使用;
(3)将得到的纯化草酸钪在800℃下煅烧3h,得到氧化钪。
本实施例得到的氧化钪纯度为99%,满足行业的使用要求,金属钪的回收率在83.2%。同时,回收得到的盐酸溶液符合如表1所示的《GB320-2006工业用合成盐酸》中杂质含量标准。
实施例4
(1)将4m3含Sc=0.78g/L、CHCl=0.77mol/L的草酸钪沉淀废液加入到5m3搪瓷釜内加热到106℃连续搅拌蒸发,釜内真空度为-0.02Mpa;当废液体积浓缩至20%时,停止蒸发,待浓缩后液冷却至50℃时,过滤得到结晶沉淀物和母液;同时,溶液中的盐酸在蒸发浓缩过程中形成的蒸汽可收集制成浓度在30~40g/L的稀盐酸溶液,母液和含钪草酸废液混合蒸发用于加速溶液中痕量金属钪的沉淀;
(2)用浓度为20g/L的盐酸溶液对结晶沉淀物进行洗涤,搅拌20min,浸泡30min后过滤,之后再用超纯水依次进行淋洗,过滤得到纯化草酸钪和洗液;洗液主要为稀草酸溶液,可用于制备草酸溶液或者草酸钪溶液,回到系统内循环使用;
(3)将得到的纯化草酸钪在800℃下煅烧3h,得到氧化钪。
本实施例得到的氧化钪纯度为99%,满足行业的使用要求,金属钪的回收率在83.2%。同时,回收得到的盐酸溶液符合如表1所示的《GB320-2006工业用合成盐酸》中杂质含量标准。
对比例1
(1)将4m3含Sc=0.77g/L、CHCl=0.69mol/L的草酸钪沉淀废液加入到5m3搪瓷釜内加热到106℃连续搅拌蒸发,釜内真空度为-0.02Mpa;当废液体积浓缩至20%时,停止蒸发,待浓缩后液冷却至50℃时,过滤得到结晶沉淀物和母液;同时,溶液中的盐酸在蒸发浓缩过程中形成的蒸汽可收集制成浓度在30~40g/L的稀盐酸溶液,母液和含钪草酸废液混合蒸发用于加速溶液中痕量金属钪的沉淀;
(2)用纯水对结晶沉淀物进行洗涤,搅拌20min,浸泡30min后过滤,之后再用超纯水依次进行淋洗,过滤得到纯化草酸抗和洗液;洗液主要为稀草酸溶液,可用于制备草酸溶液或者草酸钪溶液,回到系统内循环使用;
(3)将得到的纯化草酸钪在800℃下煅烧3h,得到氧化钪。
本实施例得到的氧化钪纯度为95%,满足行业的使用要求,金属钪的回收率在83.2%。同时,回收得到的盐酸溶液符合如表1所示的《GB320-2006工业用合成盐酸》中杂质含量标准。
表1《GB320-2006工业用合成盐酸》中杂质含量标准
Figure BDA0004006828100000051
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将含钪草酸废液进行蒸发浓缩,过滤得到结晶沉淀物、母液和盐酸蒸汽;
(2)将所述步骤(1)得到的结晶沉淀物进行酸洗处理,得到纯化草酸钪;
(3)将所述步骤(2)得到的纯化草酸钪进行煅烧处理,得到氧化钪。
2.根据权利要求1所述的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述蒸发浓缩的温度为100~110℃。
3.根据权利要求1或2所述的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述蒸发浓缩后废液中金属钪的浓度为3~5g/L。
4.根据权利要求1或2所述的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,所述蒸发浓缩是在真空度为-0.05~-0.01MPa的真空条件下进行。
5.根据权利要求1或2任一项所述的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,在所述蒸发浓缩的过程中添加沉淀剂,所述沉淀剂的添加量为所述母液中钪质量的4.5~6.5倍,所述沉淀剂为草酸。
6.根据权利要求1所述的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,将所述母液和含钪草酸废液混合后进行蒸发浓缩。
7.根据权利要求1所述的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述酸洗处理之后进行水洗处理。
8.根据权利要求1或7所述的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,所述酸洗处理采用的酸洗剂包括盐酸。
9.根据权利要求8所述的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,所述盐酸的浓度为5~30g/L。
10.根据权利要求1所述的从含钪草酸废液中回收氧化钪的方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述煅烧的温度为700~900℃,煅烧的时间为2~5h。
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