Processus de production d'oxyde de scandium

Processus de production d'oxyde de scandium
La formule chimique de l'oxyde de scandium est Sc2O3. Nature : solide blanc. Il a une structure cubique de sesquioxyde de terres rares. Densité 3.864. Point de fusion 2403 degrés ± 20 degrés. Insoluble dans l'eau, soluble dans l'acide chaud. Il est préparé par décomposition thermique du sel de scandium. Il peut être utilisé comme matériau d'évaporation pour le revêtement semi-conducteur. Fabriquez des lasers à semi-conducteurs à longueur d'onde variable, des canons à électrons de télévision haute définition, des lampes aux halogénures métalliques, etc.
L'oxyde de scandium (Sc2O3) est l'un des produits les plus importants des produits à base de scandium. Ses propriétés physiques et chimiques sont similaires à celles des oxydes de terres rares (tels que La2O3, Y2O3 et Lu2O3), de sorte que les méthodes de production utilisées dans la production sont très similaires. Sc2O3 peut produire du scandium métal (Sc), des produits de différents sels (ScCl3, ScF3, ScI3, Sc2 (C2O4) 3, etc.) et divers alliages de scandium (séries Al-Sc, Al-Zr-Sc). Ces produits à base de scandium ont une valeur technique pratique et de bons résultats économiques. En raison de certaines caractéristiques du Sc2O3, il a été largement utilisé dans les alliages d'aluminium, les sources lumineuses électriques, les lasers, les catalyseurs, les activateurs, la céramique et l'aérospatiale, et ses perspectives de développement sont très larges.
Dans les années 1970, la Chine a commencé à développer des produits Sc2O3 et des produits en kilogrammes sont entrés sur le marché. Dans les années 1980, la production chinoise de Sc2O3 a atteint son apogée, avec une production atteignant plus de 100 kg, principalement exportés vers le Japon et les États-Unis. Depuis les années 1990, la Russie a produit un grand nombre de produits Sc2O3 et les a lancés sur le marché international à bas prix, ce qui a sérieusement impacté la production d'oxyde de scandium en Chine, rendant la production de Sc2O3 à un point bas, et de nombreuses productions les lignes ont été réduites, ce qui a réduit la capacité et la production de la Chine. Cependant, ces dernières années, le développement d'alliages Sc-Al et de matériaux de source de lumière électrique en Chine a favorisé le développement de la production industrielle de Sc2O3. La Chine est riche en ressources en scandium. Il est rapporté que les réserves industrielles de scandium dans le monde sont d'environ 2 millions de tonnes à l'heure actuelle, et il y a environ 600000-650000 tonnes en Chine, ce qui représente environ 30 % du contenu total mondial. Après des années de recherche et de pratique de production, la technologie et l'équipement de production pour extraire le Sc2O3 des matières premières contenant du scandium comprennent les méthodes suivantes :
① Méthode d'extraction. Il est largement utilisé dans la production et présente les caractéristiques d'un rendement élevé, d'une bonne qualité, d'un taux de récupération élevé, d'un faible coût et d'un fonctionnement continu en production.
② Méthode d'échange d'ions. Il est également souvent utilisé dans la production. Il a les caractéristiques d'un faible rendement, d'une grande pureté, d'un faible rendement, d'un coût élevé et d'un long cycle de production.
③ Chromatographie sur résine d'extraction. Il a les caractéristiques d'un cycle de production court, d'une grande pureté, d'un rendement élevé et d'un faible coût.
④ Méthode d'extraction par membrane liquide. Il s'agit d'une nouvelle technologie de séparation combinant séparation membranaire et extraction liquide-liquide. Mais il n'y a pas de pratique de production à l'heure actuelle. Certaines personnes ont utilisé une membrane liquide en émulsion pour enrichir Sc de 60mg/L à 1400mg/L après extraction primaire. Du point de vue de l'extraction de Sc2O3 en Chine depuis de nombreuses années, les deux premiers procédés sont presque adoptés
Technologie (extraction et échange d'ions). [2]
méthode d'extraction
(1) Le processus de production d'oxyde de scandium à partir de concentré de scandium par méthode d'extraction : le concentré de scandium est dissous avec de l'acide chlorhydrique pour obtenir une solution ScCl3, puis les impuretés telles que le titane et le fer sont purifiées. Le liquide purifié est utilisé comme matière première. 50 % de TBP et du kérosène ont été utilisés comme extracteur. La solution de matériau préparée et l'extracteur sont placés dans le réservoir d'extraction pour extraire le scandium. Après lavage à l'acide et distillation d'eau pour extraire le scandium, la solution pure contenant du scandium (solution de ScCl3) est obtenue puis précipitée avec de l'acide oxalique. Après séchage et cuisson, le produit Sc2O3 pur est obtenu. Le processus principal est : concentré de scandium - dissolution acide - purification - extraction TBP du scandium - lavage acide - décapage du scandium - précipitation acide oxalique - séchage - brûlage - emballage - entreposage (produits Sc2O3 purs).
Équipement principal : réservoir de dissolution d'acide, réservoir d'extraction, réservoir de sédimentation, four de combustion, machine d'emballage, etc.
Méthode d'échange d'ions
Processus technologique : les scories de déchets de tungstène (contenant Sc2O378g/t~377g/t) sont utilisées comme matière première. Il est dissous dans de l'acide chlorhydrique et filtré, et le liquide d'alimentation est purifié pour obtenir une solution propre de ScCl3, qui est utilisée comme liquide d'alimentation pour l'échange d'ions après mélange. Préparez la colonne d'adsorption et la colonne de séparation à utiliser. Le liquide d'alimentation (liquide ScCl3) s'écoule dans la colonne d'adsorption à partir de l'extrémité supérieure de la colonne et atteint Sc3 plus la saturation pour l'utilisation. Après avoir connecté la colonne d'adsorption à la colonne de séparation, l'éluant s'écoulera dans et à travers la colonne de séparation depuis le haut de la colonne d'adsorption. Après que la dernière colonne de séparation s'écoule de manière stable de la solution ScCl3, la solution ScCl3 (solution pure de ScCl3) peut être reçue en continu dans le récipient collecteur, puis l'acidité est ajustée, puis l'acide oxalique est utilisé pour la précipitation, la filtration, le séchage et combustion pour former un produit Sc2O3 pur. Le processus principal est le suivant : résidu de déchets de tungstène - dissolution acide - purification - colonne d'adsorption - lixiviation - réception de la solution ScCl3 - ajustement de l'acide - précipitation du scandium - séchage - combustion - emballage - entreposage (produit Sc2O3 pur).
Équipement principal : réservoir de dissolution d'acide, colonne d'adsorption, colonne de séparation, réservoir de sédimentation, four de combustion, machine d'emballage, etc.
Chromatographie sur résine d'extraction
Processus technologique : dissoudre la fumée et la poussière chlorées avec du HCl, puis les purifier pour en faire un liquide d'alimentation ScCl3. Le scandium est extrait dans le réservoir d'extraction avec un extractant à 50 % de TBP-kérosène, les impuretés sont décapées et le scandium est extrait pour obtenir une solution pure de Sc-Cl3, puis Sc est précipité avec H2C2O4 et le Sc2O3 pur est obtenu par combustion. Le processus principal est le suivant : fumées d'oxydation - dissolution de l'acide chlorhydrique - purification - solution nette de ScCl3 - extraction - lavage à l'acide - décapage - précipitation - brûlage - conditionnement - entreposage (produit Sc2O3 pur).
Extraction par membrane liquide
Prenez les déchets liquides de blanc de titane (contenant Sc2O325g/m3) comme matière première. Dans le système de milieu d'acide sulfurique utilisant du kérosène P204 comme extractant, le scandium est extrait du liquide d'alimentation dans le réservoir d'extraction. Une fois les impuretés éliminées par lavage acide avec H2SO4 et H2O2, le scandium est réextrait avec une solution de NaOH pour former un concentré de Sc(OH)3. Le Sc(OH)3 est dissous dans de l'acide chlorhydrique pour former une solution de ScCl3. L'acide oxalique précipite le scandium (deux fois) et le brûle. L'emballage est un produit Sc2O3 pur. Le procédé principal est le suivant : liqueur résiduaire de dioxyde de titane - préparation - extraction - décapage - décapage - produit sc (OH) 3 - dissolution - précipitation - combustion - conditionnement - entreposage (produit Sc2O3 pur).