权利要求
(1)将钴镍氢氧化物破碎、磨细至120μm以下;
(2)将磨细的钴镍氢氧化物原料与底水以液固比1~5:1混合打浆并加热到50~80℃;
(3)用硫酸调节体系pH为1.5~3.0，并加入还原剂，使原料全部溶解;向体系中加入中和剂调节pH，使体系中的铁与钪共沉淀形成固渣、随后进行固液分离，滤出的钴镍溶液直接进入萃取工段，分离出的固渣用水洗涤后经过滤设备将洗水与固渣分别回收备用;
(4)洗水返回步骤(2)循环打浆，回收的固渣与水重新浆化、加酸和还原剂后再次溶解为含有亚铁离子和钪离子的混合溶液;
(5)将步骤(4)溶解后的混合溶液送入高压釜内，通入适量的氧气氧化铁，维持一定的氧分压，升至高温条件下反应2~6h，过滤制得铁渣和较为纯净的钪盐溶液;
(6)将步骤(5)生成的钪盐液用沉淀剂调节pH，反应0.5~2.0h，沉出富钪渣;
(7)将步骤(5)形成铁渣通过磁选、漂洗、干燥、筛分后制得成品。
2.根据权利要求1所述的一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，其特征在于，步骤(3)所述还原剂为亚硫酸盐或过氧化氢溶液。
3.根据权利要求1所述的一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，其特征在于，步骤(3)所述中和剂为钴镍氢氧化物原料和碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种，中和后的pH值为3~6。
4.根据权利要求1所述的一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，其特征在于，步骤(4)所述酸为工业硫酸、还原剂为双氧水。
5.根据权利要求1所述的一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，其特征在于，步骤(5)所述的氧分压为0.1~0.3MPa、反应温度为130~180℃、钪盐溶液主成分为硫酸钪。
6.根据权利要求1所述的一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，其特征在于，步骤(6)所述沉淀剂为氢氧化钠、碳酸钠或草酸钠中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，其特征在于，步骤(6)所述反应调节pH值为4~5。
8.根据权利要求1所述的一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，其特征在于，步骤(7)所述成品质量为氧化铁含量达到86.5%、比重5.16、符合一等品标准。
9.根据权利要求1所述的一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，其特征在于，步骤(7)中产生的漂洗水收集后被作为底水，重新返回系统步骤(2)与钴镍氢氧化物原料浆化使用。
10.根据权利要求1所述的一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，其特征在于，所述钴镍氢氧化物主要成分包括Co 3.13%、Ni 37.13%、Cu 0.12%、Fe 0.37%、Mn 5.23%、Zn0.52%、Sc 0.06%。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及湿法冶金技术领域，具体为一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法。
背景技术
[0002]钪是一种重要的战略资源，广泛应用于照明行业、燃料电池、合金工业、陶瓷材料、催化化学、核能工业、农业育种等领域，钪元素通常伴生在矿物之中，存在含量少、提炼难度大的问题，因此制备一条合理且高效的提取钪元素的工艺路线有重要意义。
[0003]现有的提取钪元素的方法包括萃取法、吸附法、离子交换法和化学沉淀法。其中，萃取法是工业上广泛应用的方法，其优点是工艺技术成熟，适用于工业化生产;缺点是投资大、萃取剂容量小、利用率低、钪元素回收成本高、品质质量差;树脂吸附法优点是可以富集低品位溶液中的钪元素，污染小、对设备要求低;缺点是投资较高、吸附容量低、水资源消耗大、选择性差;膜分离法优点是分离效率高，可以制备高纯物质;缺点是操作复杂，生产周期长，离子交换膜需要定期更换，维护和生产成本高;而化学沉淀法具有投资少、反应条件温和、技术成熟稳定、设备通用化程度高的优点，成为现下研究热点。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种钴镍氢氧化物原料铁、钪分离的方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种从钴镍氢氧化物原料中分离铁钪的方法，包括以下制备步骤：
(1)将钴镍氢氧化物破碎、磨细至120μm以下;
(2)将磨细的钴镍氢氧化物原料与底水以液固比1~5:1混合打浆并加热到50~80℃;
(3)用硫酸调节体系pH为1.5~3.0，并加入还原剂，使原料全部溶解;向体系中加入中和剂调节pH，使体系中的铁与钪共沉淀形成固渣、随后进行固液分离，滤出的钴镍等溶液直接进入萃取工段，分离出的固渣用水洗涤后经过滤设备将洗水与固渣分别回收备用;
(4)洗水返回步骤(2)循环打浆，回收的固渣与水重新浆化、加酸和还原剂后再次溶解为含有亚铁离子和钪离子的混合溶液;
(5)将步骤(4)溶解后的混合溶液送入高压釜内，通入适量的氧气氧化铁，维持一定的氧分压，升至高温条件下反应2~6h，过滤制得铁渣和较为纯净的钪盐溶液;
(6)将步骤(5)生成的钪盐液用沉淀剂调节pH，反应0.5~2.0h，沉出富钪渣;
(7)将步骤(5)形成铁渣通过磁选、漂洗、干燥、筛分后制得成品。
[0006]进一步的，步骤(3)所述还原剂为亚硫酸盐或过氧化氢溶液。
[0007]进一步的，步骤(3)所述中和剂为钴镍氢氧化物原料和碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种，中和后的pH值为3~6;
进一步的，步骤(4)所述酸为硫酸、还原剂为亚硫酸或亚硫酸盐。
[0008]进一步的，步骤(5)所述的氧分压为0.1~0.3MPa、反应温度为130~180℃、钪盐溶液主成分为硫酸钪。
[0009]进一步的，步骤(6)所述沉淀剂为氢氧化钠、碳酸钠或草酸钠中的一种或多种。
[0010]进一步的，步骤(6)所述反应调节pH值为4~5;
进一步的，步骤(7)所述的氧化铁红成品质量为氧化铁含量达到86.5%、比重5.16、符合一等品标准。
[0011]进一步的，步骤(7)中产生的漂洗水收集后被作为底水，重新返回系统步骤(2)与钴镍氢氧化物原料浆化使用。
[0012]进一步的，所述钴镍氢氧化物主要成分包括Co 3.13%、Ni 37.13%、Cu 0.12%、Fe 0.37%、Mn 5.23%、Zn 0.52%、Sc 0.06%
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
(1)通过调节pH将钪从体系中沉淀出来，避免使用吸附剂和离子交换树脂的等成本较高的材料，避免使用萃取剂提取钪元素，减少后续萃取工段的级数，减轻萃取系统压力，反应条件温和，技术风险低，设备投资少;而且能够除去95%以上的铁杂质，钪元素提取率达到98%以上;
(2)本发明采用破碎研磨、浸取、氧压除铁以及沉淀处理，可以对钴镍氢氧化物中少量的钪元素进行提取，多次浸出处理，实现了铁与钴镍氢氧化物原料的简单有效分离，减少了后续除杂时钪的损失，也有效避免了后续除铁困难，进而最大程度上提取出钪元素，且产生的废水、废料能够充分利用，再次进入生产加工体系，实现循环化，以满足全流程闭路循环，过程中无三废排放，工艺绿色环保，同时减少原料添加，投资费用及生产成本低。
附图说明
[0013]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0014]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]实施例1;(1)将钴镍氢氧化物破碎、磨细至120μm以下;
(2)将磨细的钴镍氢氧化物原料与底水混合后送入反应釜内，液固比为5:1，打浆，然后加热至50℃，用硫酸调节pH为1.5，加入质量分数为30%的双氧水，使原料全部溶解，再加入钴镍氢氧化物调节pH至2，再加入氢氧化钠调节pH为3，进行一段浸出，浸出时间为1h，浸出完成后进行固液分离，滤出的钴镍等溶液直接进入萃取工段，分离出的固渣用水洗涤后经过滤设备将洗水与固渣分别回收备用;
(3)洗水返回步骤(2)循环打浆，回收的固渣与水重新浆化，液固比为5:1，向其中加入工业硫酸和质量分数为30%的双氧水使渣完全溶解为含有亚铁离子和钪离子的混合溶液;
(4)将混合溶液加入转速为300rpm的高压釜中，通入氧气进行氧压除铁，氧气压力维持在0.1MPa，150℃反应4h;除铁结束后进行固液分离，得到铁渣和二段滤液;铁渣经过磁选、漂洗、干燥、筛分后制得成品，产生的漂洗水收集后被作为底水，重新返回系统步骤(2)与钴镍氢氧化物原料浆化使用;
(5)用氢氧化钠调节二段滤液pH为4，于30℃反应2h，得到钪渣。
[0016]实施例2;(1)将钴镍氢氧化物破碎、磨细至120μm以下;
(2)将磨细的钴镍氢氧化物原料与底水混合后送入反应釜内，液固比为4:1，打浆，然后加热至60℃，用硫酸调节pH为2加入质量分数为30%的双氧水，使原料全部溶解，再加入钴镍氢氧化物调节pH至2.5，再加入氢氧化钠调节pH为4，进行一段浸出，浸出时间为1h，浸出完成后进行固液分离，滤出的钴镍等溶液直接进入萃取工段，分离出的固渣用水洗涤后经过滤设备将洗水与固渣分别回收备用;
(3)洗水返回步骤(2)循环打浆，回收的固渣与水重新浆化，液固比为4:1，向其中加入工业硫酸和质量分数为30%的双氧水使渣完全溶解为含有亚铁离子和钪离子的混合溶液;
(4)将混合溶液加入转速为400rpm的高压釜中，通入氧气进行氧压除铁，氧气压力维持在0.2MPa，160℃反应5h;除铁结束后进行固液分离，得到铁渣和二段滤液;铁渣经过磁选、漂洗、干燥、筛分后制得成品，产生的漂洗水收集后被作为底水，重新返回系统步骤(2)与钴镍氢氧化物原料浆化使用;
(5)用碳酸氢钠调节二段滤液pH为4.5，于40℃反应1h，得到钪渣。
[0017]实施例3;(1)将钴镍氢氧化物破碎、磨细至120μm以下;
(2)将磨细的钴镍氢氧化物原料与底水混合后送入反应釜内，液固比为5:1，打浆，然后加热至70℃，用硫酸调节pH为2.5，加入质量分数为30%的双氧水，使原料全部溶解，再加入钴镍氢氧化物调节pH至3，再加入氢氧化钠调节pH为4.5，进行一段浸出，浸出时间为1.5h，浸出完成后进行固液分离，滤出的钴镍等溶液直接进入萃取工段，分离出的固渣用水洗涤后经过滤设备将洗水与固渣分别回收备用;
(3)洗水返回步骤(2)循环打浆，回收的固渣与水重新浆化，液固比为5:1，向其中加入工业硫酸和质量分数为30%的双氧水使渣完全溶解为含有亚铁离子和钪离子的混合溶液;
(4)将混合溶液加入转速为400rpm的高压釜中，通入氧气进行氧压除铁，氧气压力维持在0.3MPa，170℃反应6h;除铁结束后进行固液分离，得到铁渣和二段滤液;铁渣经过磁选、漂洗、干燥、筛分后制得成品，产生的漂洗水收集后被作为底水，重新返回系统步骤(2)与钴镍氢氧化物原料浆化使用;
(5)用碳酸钠调节二段滤液pH为5，于50℃反应1.5h，得到钪渣。
[0018]实施例4;(1)将钴镍氢氧化物破碎、磨细至120μm以下;
(2)将磨细的钴镍氢氧化物原料与底水混合后送入反应釜内，液固比为5:1，打浆，然后加热至80℃，用硫酸调节pH为3，加入质量分数为30%的双氧水，使原料全部溶解，再加入钴镍氢氧化物调节pH至4，再加入氢氧化钠调节pH为5，进行一段浸出，浸出时间为2h，浸出完成后进行固液分离，滤出的钴镍等溶液直接进入萃取工段，分离出的固渣用水洗涤后经过滤设备将洗水与固渣分别回收备用;
(3)洗水返回步骤(2)循环打浆，回收的固渣与水重新浆化，液固比为5:1，向其中加入工业硫酸和质量分数为30%的双氧水使渣完全溶解为含有亚铁离子和钪离子的混合溶液;
(4)将混合溶液加入转速为300rpm的高压釜中，通入氧气进行氧压除铁，氧气压力维持在0.3MPa，180℃反应8h;除铁结束后进行固液分离，得到铁渣和二段滤液;铁渣经过磁选、漂洗、干燥、筛分后制得成品，产生的漂洗水收集后被作为底水，重新返回系统步骤(2)与钴镍氢氧化物原料浆化使用;
(5)用碳酸钠调节二段滤液pH为5，于50℃反应2h，得到钪渣。
[0019]效果例
下表1中给出了采用本发明实施例1至4的铁渣、钪渣的主要原料成分的性能分析结果。
[0020]表1
[0021]由表中数据可以得到，该方法能去除至少95%铁杂质，钪元素的提取率高达98%，该方法具有良好的分离铁钪效果。本发明采用浸取、氧压除铁以及沉淀处理，可以对钴镍氢氧化物中少量的钪元素进行提取，多次浸出处理，实现了铁与钴镍氢氧化物原料的简单有效分离，减少了后续除杂时钪的损失，也有效避免了后续除铁困难，进而最大程度上提取出钪元素，且产生的废水、废料能够充分利用，再次进入生产加工体系，实现循环化，以满足全流程闭路循环，过程中无三废排放，工艺绿色环保，同时减少原料添加，投资费用及生产成本低。
[0022]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
说明书附图(1)
