(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210707335.1
(22)申请日 2022.06.21
(71)申请人 中国恩菲工程技术有限公司
地址 100038 北京市海淀区复兴路12号
(72)发明人 刘召波　王玮玮　李晓艳　吕东　
陈宋璇　
(74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限
责任公司 11240
邢恩
专利代理师 金田蕴
(51)Int.Cl.
C22B  59/00(2006.01)
C01F  17/212(2020.01)
C22B  1/02(2006.01)
C22B  3/22(2006.01)
海哲明
(54)发明名称
从氯化钪溶液中分离钪的方法
(57)摘要
本发明公开了一种从氯化钪溶液中分离钪
的方法。该方法包括以下步骤：1)将氯化钪溶液
与钪析出剂混合，得到混合溶液；2)将混合溶液
静置，使氯化钪与钪析出剂发生共析；3)将步骤
2)中的共析产物进行固液分离，获得析出晶体；
4)将析出晶体进行烘干、或烘干与煅烧，得到氧
化钪。应用本发明的技术方案，采用钪析出剂析
出氯化钪，这完全不同于复盐沉淀，因为钪析出
剂可以回收再利用，且回收方法简单；这样可大
幅度降低氯化钪溶液中钪浓缩富集成本，关键钪
析出剂无毒、张力尹 星愿
无环境污染。权利要求书1页  说明书6页  附图2页CN 115109952 A 2022.09.27
C N  115109952
A
1.一种从氯化钪溶液中分离钪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将氯化钪溶液与钪析出剂混合，得到混合溶液；
2)将所述混合溶液静置，
使氯化钪与所述钪析出剂发生共析；3)将所述步骤2)中的共析产物进行固液分离，获得析出晶体；
4)将所述析出晶体进行烘干、或烘干与煅烧，得到氧化钪。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述氯化钪溶液中氯化钪的浓度不低于500mg/L，优选浓度大于1000mg/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，将所述氯化钪溶液与所述钪析出剂混合，加热搅拌促进所述钪析出剂溶解、分布均匀；
优选的，所述加热的温度为40～100℃，搅拌的强度为150～1000rpm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述混合溶液静置的温度为0～40℃；静置的时间为30s～48h，优选为5min～12h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述析出晶体为羟基氯化钪晶体与钪析出剂晶体混合物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，固液分离采用抽滤装置或离心过滤装置进行。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述烘干的温度为80～120℃，所述煅烧的温度为200～550℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钪析出剂为氯化铵固体、浓度为0.01～1.42mol/L的氯化铵液体、硫酸、硫酸铵、氯化氢气体或浓度为0.5～10mol/L的氯化氢液体、摩尔比1:1的氯化氢气体与氨气的混合气体、EDTA、乙醇或正/异丙醇。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钪析出剂的添加量至少为使所述氯化钪溶液中NH 4+≥0.5mol/L，HCl≥0.5mol/L，总Cl ‑≥4mol/L，SO 42‑≤1mol/L，EDTA  0～0.01mol/L，醇羟基0～0.5mol/L。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中还包括调节所述氯化钪溶液中盐酸浓度为0.5～10mol/L；
优选的，所述方法还包括5)：将所述步骤4)中产生的钪析出剂吸附回收利用于氯化钪溶液中。
权　利　要　求　书1/1页CN 115109952 A
十大古筝名曲从氯化钪溶液中分离钪的方法
技术领域
[0001]本发明涉及湿法冶金技术领域，具体而言，涉及一种从氯化钪溶液中分离钪的方法。
背景技术
[0002]钪是一种稀土元素，可用于铝钪合金、镁钪合金和燃料电池、激光晶体方面，还可用于5G滤波器、医用传感器等方面。氧化钪提取过程中或氧化钪提纯过程中部分工艺将涉及盐酸体系，盐酸体系中钪的浓缩或除酸是一个常见工艺过程。后续沉淀工艺中无论是草酸沉淀还是其他沉淀方法均需要一定浓度的钪溶液和酸度下进行，高浓度的盐酸对钪的沉淀过程将产生严重负面影响；低浓度氯化钪溶液除影响沉淀效率外，还将产生大量的沉淀废水，增加后续废水处理负荷。硫酸钪一般不用作钪沉淀
的原液，主要是由于容易引入硫等杂质；此外，硫酸钪浓度较高时粘度较大，其中水分较难除去，硫在烧结中也较难除去，需要较高烧结温度才能分解。硝酸体系由于硝酸成本较高，且硝酸体系中硝酸回收较盐酸差，实际工业中使用较少。
[0003]其中，草酸沉钪的pH是在0.5～2.0之间进行，较高酸度的氯化钪溶液(如盐酸反萃液)或低酸度的氯化钪溶液中钪是不可以直接用于钪的草酸盐沉淀过程，需经过蒸发除酸或复盐沉淀进行浓缩氯化钪，溶解调质才行。蒸发除酸或复盐沉淀方法缺点如前所述，蒸发除酸，大量酸液蒸发需要较高能耗，真空蒸发虽然加快蒸发速度，同时又增加了系统密闭性、外围冷凝设备等难度；采用硫酸根复盐沉淀将引入硫与碱金属等杂质，同时氯化钪的盐酸溶液中的残留硫酸离子影响后续再利用，需通过蒸发提纯或更换酸液，大幅增加操作成本。其他方法，包括直接强碱中和酸液或溶剂萃取对于上述氯化钪溶液中钪的浓缩也均不理想。直接强碱中和法将消耗大量的液碱与盐酸，使酸碱均不能够循环再利用，极大的增加提钪成本，并且强酸强碱中和，反应剧烈，操作过程危险。溶剂萃取需要在一定酸度条件下进行，氯化钪溶液需增酸调质或加水稀释调质，此外萃余液或反萃液需再次除油，工艺过程复杂，前期投入高。除了上述方法之外，还可采用扩散渗析器进行除酸浓缩，但该设备需要较大前期设备投入与后期滤膜反洗与维护等。
[0004]因此，钪沉淀或纯化工段中，操作多为盐酸体系中进行。由于现代冶金原理为物质的分离富集过程，因此特别是在后期工段中对氯化钪浓缩是必须得进行的一个过程。[0005]目前，现有技术氯化
钪溶液浓缩主要为搪瓷釜蒸发除酸，大量酸液蒸发需要较高能耗，真空蒸发虽然加快蒸发速度，同时又增加了系统密闭性、外围冷凝设备等要求与操作难度；采用硫酸根复盐沉淀将引入硫与碱金属等杂质，同时氯化钪的盐酸溶液中的残留硫酸离子影响后续再利用，需通过蒸发提纯或更换酸液，大幅增加操作成本。blank space下载
发明内容
[0006]本发明旨在提供一种从氯化钪溶液中分离钪的方法，以解决现有技术中氯化钪溶液真空或高温浓缩时高能耗问题，或在采用复盐沉淀浓缩时二次引入杂质的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种从氯化钪溶液中分离钪的方法。该方法包括以下步骤：1)将氯化钪溶液与钪析出剂混合，得到混合溶液；2)将混合溶液静置，使氯化钪与钪析出剂发生共析；3)将步骤2)中的共析产物进行固液分离，获得析出晶体；4)将析出晶体进行烘干与煅烧，得到氧化钪。
[0008]进一步地，步骤1)中，氯化钪溶液中氯化钪的浓度不低于500mg/L，优选浓度大于1000mg/L。
[0009]进一步地，步骤1)中，将氯化钪溶液与钪析出剂混合，加热搅拌促进钪析出剂溶解、分布均匀；优选的，加热的温度为40～100℃，搅拌的强度为150～1000rpm。
[0010]进一步地，步骤2)中，混合溶液静置的温度为0～40℃；静置的时间为30s～48h，优选为5min～12h。
[0011]进一步地，步骤2)中，析出晶体为羟基氯化钪晶体与钪析出剂晶体混合物。[0012]进一步地，步骤3)中，固液分离采用抽滤装置或离心过滤装置进行。
[0013]进一步地，步骤4)中，烘干的温度为80～120℃，煅烧的温度为200～550℃。。[0014]进一步地，钪析出剂为氯化铵固体、浓度为0.01～1.42mol/L的氯化铵液体、硫酸、硫酸铵、氯化氢气体或浓度为0.5～10mol/L的氯化氢液体、摩尔比1:1的氯化氢气体与氨气的混合气体、EDTA、乙醇或正/异丙醇。
+≥0.5mol/L，HCl≥[0015]进一步地，钪析出剂的添加量至少为使氯化钪溶液中NH
4
2‑≤1mol/L，EDTA 0～0.01mol/L，醇羟基0～0.5mol/L。
0.5mol/L，总Cl‑≥4mol/L，SO
4
[0016]进一步地，步骤1)中还包括调节氯化钪溶液中盐酸浓度0.5～10mol/L；优选的，方法还包括5)：将步骤4)中产生的钪析出剂吸附回收利用于氯化钪溶液中。
[0017]应用本发明的技术方案，采用钪析出剂析出氯化钪，这完全不同于复盐沉淀，因为钪析出剂可以在晶体煅烧的过程中回收(例如，氯化氢、氨气等会以气体的形式挥发出来，硫酸铵可通过浓缩成饱和液或近饱和液后再通过冷却回收)再利用，且回收方法简单；这样可大幅度降低氯化钪溶液中钪浓缩富集成本，关键钪析出剂无毒、无环境污染。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：[0019]图1示出了本发明一实施方式的从氯化钪溶液中分离钪的方法的流程示意图；以及
[0020]图2示出了实施例1的氯化钪共析晶体XRD检测结果；
[0021]图3示出了实施例2的氯化钪共析晶体XRD检测结果；以及
[0022]图4示出了实施例3的氯化钪共析晶体XRD检测结果。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0024]针对现有技术中氯化钪溶液真空或高温浓缩时高能耗问题，或在采用复盐沉淀浓缩时二次引入杂质的技术问题，本申请提出了下列技术方案：
[0025]根据本发明一种典型的实施方式，参见图1，提供一种从氯化钪溶液中分离钪的方法。该方法包括以下步骤：1)将氯化钪溶液与钪析出剂混合，得到混合溶液；2)将混合溶液静置，使氯化钪与钪析出剂发生共析；3)将步骤2)中的共析产物进行固液分离，获得析出晶体；4)将析出晶体进行烘干，得到氯化钪；或进一步煅烧，得到氧化钪、氯化氢、析出剂分解产物和挥发物。
[0026]应用本发明的技术方案，采用钪析出剂析出氯化钪，这完全不同于复盐沉淀，因为没有复盐硫酸钪铵生成，另外钪析出剂可以回收再利用，且回收方法简单；这样可大幅度降低氯化钪溶液中钪浓缩富集成本，关键钪析出剂无毒、无环境污染。
[0027]优选的，上述方法还包括步骤5)：将步骤4)中产生的钪析出剂吸附回收利用于氯化钪溶液中，实现钪析出剂的循环利用，降低成本。在本申请一典型的实施方式中，钪析出剂为氯化铵固体、浓度为0.01～1.42mol/L的氯化铵液体、硫酸、硫酸铵、氯化氢气体或浓度为0.5～10mol/L的氯化氢液体、摩尔比1:1的氯化氢气体与氨气的混合气体、EDTA、乙醇或正/异丙醇。钪析出剂的添加量至少为使氯
化钪溶液中NH
4
+≥0.5mol/L，HCl≥0.5mol/L，总
Cl‑≥4mol/L，SO
4
2‑≤1mol/L，EDTA 0～0.01mol/L，醇羟基0～0.5mol/L。
[0028]优选的，步骤1)中，氯化钪溶液中氯化钪的浓度不低于500mg/L，优选浓度大于1000mg/L。氯化钪液是盐酸反萃液或盐酸溶解液，控制氯化钪的浓度在此范围内易于结晶析出。
[0029]根据本发明一种典型的实施方式，步骤1)中，将氯化钪溶液与钪析出剂混合，加热搅拌促进钪析出剂溶解、分布均匀；优选的，加热的温度为40～100℃，搅拌的强度为150～1000rpm，从而实现钪析出剂快速溶解，促使其分布均匀，从而有利用于后续氯化钪高效的析出。
[0030]优选的，步骤2)中，混合溶液静置的温度为0～40℃；静置的时间为30s～48h，优选为5min～12h。在此温度条件下，利用氯化钪高效的析出，且不会产生额外的能耗，有利于成本的降低。
[0031]步骤2)中，析出晶体为羟基氯化钪晶体与钪析出剂晶体混合物，为了进一步回收盐酸、钪析出剂和得到更稳定的氧化钪。优选的，步骤4)中，烘干的温度为80～120℃，煅烧的温度为200～550℃。
[0032]根据本发明一种典型的实施方式，步骤3)中，固液分离可以采用抽滤装置或离心过滤装置进行。
[0033]根据本发明一种典型的实施方式，步骤1)中还包括调节氯化钪溶液中盐酸浓度，使其在0.5至10mol/L，根据反萃条件优选的盐酸浓度范围为2至7mol/L。
[0034]下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
[0035]实施例1
[0036]12g/L氯化钪溶液中，调整溶液中盐酸浓度小于等于1mol/L，添加钪析出剂氯化铵使溶液中氯化铵浓度为7mol/L，70℃加热使钪析出剂溶解，搅拌强度为300rpm，随后在室温下静置30min。析出大量固体，对固体在105℃烘干10h，随后进行XRD与XRF检测。表1的XRF测试结果中表明析出了大量氯化钪晶体。图2的X衍射图表明该晶体主要为氯化铵与含水羟基
的氯化钪，化学式为(Sc(OH)(H
2O)
5
)
2
Cl
4
(H
2
O)
2
，明显不是复盐结构式。以ScCl
3
计占总析出
勇敢爱张木易晶体的23.10％。