從鎢渣中浸出氧化鈧的試驗(yàn)研究

梁煥龍，羅東明，劉 晨，謝營(yíng)邦，黃泰元

（廣西冶金研究院，廣西 南寧 530023）

我國(guó)鎢礦資源豐富，儲(chǔ)量居世界第一。目前，鎢精礦分解主要有蘇打燒結(jié)法、苛性鈉浸出法、蘇打高壓浸出法、酸分解法［1］等，國(guó)內(nèi)主要采用堿浸法。鎢渣中，Sc2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0．02%～0．04%［2］。鈧是典型的稀散元素，其氧化物為白色粉末，廣泛用于合金、電光源、催化劑、激活劑、固體燃料電池和陶瓷等領(lǐng)域［3-4］，但鈧資源非常有限，所以從鎢渣中有效回收鈧很有意義［5］。試驗(yàn)研究了采用硫酸化焙燒—水浸工藝從鎢渣中回收鈧，確定了適宜的工藝條件。

1 試驗(yàn)部分

1．1 試驗(yàn)原理

鎢渣中含有鐵、錳、鎢等其他雜質(zhì)，為了有效浸出鈧，在高溫下將鎢渣與濃硫酸混合焙燒。焙燒過(guò)程中，鈧與硫酸反應(yīng)生成Sc2（SO4）3［1］，其他物質(zhì)也與硫酸反應(yīng)形成相應(yīng)的硫酸鹽：

1．2 試驗(yàn)原料、試劑及儀器

試驗(yàn)用鎢渣的主要化學(xué)成分為：Sc2O30．025%，WO31．29%，Mn 9．16%，F(xiàn)e 14．5%，SiO215．88%。

試驗(yàn)用主要試劑為工業(yè)級(jí)濃硫酸，試驗(yàn)用水為自來(lái)水。

試驗(yàn)儀器主要有馬弗爐，烘箱，真空抽濾機(jī)，Optima8000型ICP-OES分析儀。

1．3 試驗(yàn)方法

將鎢渣置于烘箱中烘干后磨碎到一定粒度，每次取100g與一定量濃硫酸攪拌均勻，放入馬弗爐中在一定溫度下焙燒［6］，之后取出焙砂，在帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置和溫度計(jì)的500mL三頸燒瓶中用水浸出。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，洗滌，取樣分析鈧、鎢、錳、鐵、硅的含量，計(jì)算浸出率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1 硫酸用量對(duì)浸出的影響

焙燒溫度200℃，焙燒時(shí)間2h，水浸溫度90℃，水浸時(shí)間1h，水浸液固體積質(zhì)量比5∶1。硫酸用量對(duì)浸出的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示?？梢钥闯觯弘S硫酸用量增加，鈧、鎢、錳、鐵浸出率增大，鎢、錳、鐵浸出率變化較為明顯，硅浸出率基本不變；硫酸濃度大于3．5mol／L后，鈧浸出率呈下降趨勢(shì)，大量鎢隨之浸出。為了從鎢渣中回收更多的鈧，需要抑制鎢的浸出，而且硫酸用量增加會(huì)使生產(chǎn)成本加大，所以，硫酸濃度以控制在3．5 mol／L左右為最佳。

圖1 硫酸用量對(duì)浸出的影響

2．2 焙燒溫度對(duì)浸出的影響

焙燒時(shí)間2h，硫酸濃度3．5mol／L，水浸溫度90℃，水浸時(shí)間1h，水浸液固體積質(zhì)量比5∶1。焙燒溫度對(duì)浸出的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 焙燒溫度對(duì)浸出的影響

由圖2看出：隨焙燒溫度升高，鈧、錳浸出率增大，鐵、鎢浸出率略有下降，硅浸出率基本不變。低溫（150℃以下）下焙燒，鈧轉(zhuǎn)化效果較差，浸出率不到80%；焙燒溫度為200℃時(shí)，鈧浸出率為87．21%；而焙燒溫度升高至250℃時(shí)，鈧浸出率僅升高到88．19%。綜合考慮成本等因素，確定焙燒溫度以200℃較為適宜。

2．3 焙燒時(shí)間對(duì)浸出率的影響

焙燒溫度200℃，硫酸用量3．5mol／L，水浸溫度90℃，水浸時(shí)間1h，水浸液固體積質(zhì)量比5∶1。焙燒時(shí)間對(duì)浸出的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯觯弘S焙燒時(shí)間延長(zhǎng)，鈧、鎢浸出率增大，鐵浸出率略有下降，錳、硅浸出率基本不變；鈧浸出率在焙燒時(shí)間為2h時(shí)達(dá)最大；再延長(zhǎng)焙燒時(shí)間，鈧浸出率變化不大，而鎢浸出率有所提高：綜合考慮，焙燒時(shí)間以控制在2h為最佳。

圖3 焙燒時(shí)間對(duì)浸出的影響

2．4 水浸溫度對(duì)浸出的影響

焙燒溫度200℃，焙燒時(shí)間2h，硫酸用量3．5 mol／L，水浸時(shí)間1h，水浸液固體積質(zhì)量比5∶1。水浸溫度對(duì)浸出的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 水浸溫度對(duì)浸出的影響

從圖4看出：隨水浸溫度升高，錳、鐵浸出率維持在80%左右，鈧浸出率略有提高；繼續(xù)升高溫度，鈧浸出率變化不大，而鎢浸出率提高明顯。綜合考慮，水浸溫度以90℃為最佳。

2．5 水浸時(shí)間對(duì)浸出的影響

焙燒溫度200℃，焙燒時(shí)間2h，硫酸用量3．5mol／L，水浸溫度90℃，水浸液固體積質(zhì)量比5∶1。水浸時(shí)間對(duì)浸出的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示?？梢钥闯?，隨水浸時(shí)間延長(zhǎng)，鈧、鎢、錳、鐵浸出率均增大，硅浸出率基本不變；水浸時(shí)間大于1 h后，鈧浸出率基本不變，而鎢、錳、鐵浸出率均有升高。為了盡可能抑制鎢、錳、鐵的浸出，試驗(yàn)確定水浸時(shí)間以1h為最佳。

圖5 水浸時(shí)間對(duì)浸出的影響

2．6 液固體積質(zhì)量比對(duì)浸出的影響

焙燒溫度200℃，焙燒時(shí)間2h，硫酸用量3．5 mol／L，水浸溫度90℃，浸出時(shí)間1h。液固體積質(zhì)量比對(duì)浸出的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 水浸液固體積質(zhì)量比對(duì)浸出的影響

從圖6看出：隨液固體積質(zhì)量比增大，鈧、鎢、錳、鐵浸出率均增大；水浸液固體積質(zhì)量比為5∶1時(shí)，鈧、鎢、錳浸出率達(dá)最大，鐵浸出率稍有下降。所以，確定液固體積質(zhì)量比以5∶1為最佳。

3 結(jié)論

采用硫酸化焙燒—水浸工藝從鎢渣中浸出鈧是可行的，最佳條件（硫酸濃度3．5mol／L，焙燒溫度200℃，焙燒時(shí)間2h，水浸溫度90℃，水浸時(shí)間1h，水浸液固體積質(zhì)量比5∶1）下，氧化鈧浸出率達(dá)93%以上，浸出效果較好。

［1］張立．鎢渣回收鉭鈮研究［D］．長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2008．

［2］戴艷陽(yáng)，鐘暉，鐘海云．鎢渣中鉭鈮回收研究［J］．有色金屬，2009（3）：87-89．

［3］唐曉寧，陳肖虎，薛安．赤泥中鈧的浸出動(dòng)力學(xué)研究［J］．濕法冶金，2010，29（3）：155-158．

［4］林河成．我國(guó)氧化鈧的生產(chǎn)、應(yīng)用及市場(chǎng)［J］．稀土，2009，27（1）：96-101．

［5］陳肖虎，唐曉寧，薛安．赤泥中鈧的循環(huán)浸出研究［J］．濕法冶金，2011，30（1）：41-43．

［6］邱沙，車小奎，鄭其，等．紅土鎳礦硫酸化焙燒—水浸實(shí)驗(yàn)研究［J］．稀有金屬，2010（3）：406-412．