Quy trình sản xuất Scandium Oxide

quy trình sản xuất oxit scandi
Công thức hóa học của scandi oxit là Sc2O3. Tính chất: chất rắn màu trắng. Nó có cấu trúc khối sesquioxide đất hiếm. Mật độ 3.864. Điểm nóng chảy 2403 độ ± 20 độ. Không tan trong nước, tan trong axit nóng. Nó được điều chế bằng cách phân hủy nhiệt muối scandi. Nó có thể được sử dụng làm vật liệu bay hơi cho lớp phủ bán dẫn. Chế tạo laser trạng thái rắn có bước sóng thay đổi, súng điện tử truyền hình độ nét cao, đèn halogen kim loại, v.v.
Scandium oxide (Sc2O3) là một trong những sản phẩm quan trọng nhất trong các sản phẩm scandium. Các tính chất vật lý và hóa học của nó tương tự như các oxit đất hiếm (như La2O3, Y2O3 và Lu2O3), vì vậy các phương pháp sản xuất được sử dụng trong sản xuất rất giống nhau. Sc2O3 có thể tạo ra kim loại scandium (Sc), các sản phẩm của các loại muối khác nhau (ScCl3, ScF3, ScI3, Sc2(C2O4)3, v.v.) và các hợp kim scandium khác nhau (dòng Al-Sc, Al-Zr-Sc). Những sản phẩm scandium này có giá trị kỹ thuật thực tế và hiệu quả kinh tế tốt. Do một số đặc điểm của Sc2O3, nó đã được sử dụng rộng rãi trong hợp kim nhôm, nguồn sáng điện, laser, chất xúc tác, chất kích hoạt, gốm sứ và hàng không vũ trụ, và triển vọng phát triển của nó rất rộng.
Vào những năm 1970, Trung Quốc bắt đầu phát triển các sản phẩm Sc2O3 và các sản phẩm kilôgam đã được đưa vào thị trường. Vào những năm 1980, sản xuất Sc2O3 của Trung Quốc đạt đến đỉnh cao, với sản lượng đạt hơn 100 kg, chủ yếu xuất khẩu sang Nhật Bản và Hoa Kỳ. Kể từ những năm 1990, Nga đã sản xuất một số lượng lớn các sản phẩm Sc2O3 và tung ra thị trường quốc tế với giá rẻ, điều này đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc sản xuất oxit scandium ở Trung Quốc, khiến việc sản xuất Sc2O3 ở mức thấp và nhiều nhà sản xuất các dây chuyền đã ngừng hoạt động, khiến công suất và sản lượng của Trung Quốc trong tình trạng bị thu hẹp. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, sự phát triển của hợp kim Sc-Al và vật liệu nguồn sáng điện ở Trung Quốc đã thúc đẩy sự phát triển của sản xuất công nghiệp Sc2O3. Trung Quốc rất giàu tài nguyên scandium. Được biết, trữ lượng công nghiệp của scandium trên thế giới hiện nay là khoảng 2 triệu tấn và có khoảng 600000-650000 tấn ở Trung Quốc, chiếm khoảng 30% tổng hàm lượng của thế giới. Sau nhiều năm nghiên cứu và thực hành sản xuất, công nghệ sản xuất và thiết bị chiết Sc2O3 từ nguyên liệu chứa scandi bao gồm các phương pháp sau:
① Phương pháp khai thác. Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất và có đặc điểm là sản lượng lớn, chất lượng tốt, tỷ lệ thu hồi cao, chi phí thấp và hoạt động liên tục trong sản xuất.
② Phương pháp trao đổi ion. Nó cũng thường được sử dụng trong sản xuất. Nó có đặc điểm là năng suất thấp, độ tinh khiết cao, năng suất thấp, chi phí cao và chu kỳ sản xuất dài.
③ Sắc ký nhựa chiết xuất. Nó có các đặc điểm của chu kỳ sản xuất ngắn, độ tinh khiết cao, năng suất cao và chi phí thấp.
④ Phương pháp chiết màng chất lỏng. Đây là một công nghệ tách mới kết hợp tách màng và chiết lỏng-lỏng. Nhưng không có thực hành sản xuất hiện nay. Một số người đã sử dụng màng chất lỏng nhũ tương để làm giàu Sc từ 60mg/L đến 1400mg/L sau khi chiết sơ cấp. Từ góc độ khai thác Sc2O3 ở Trung Quốc trong nhiều năm, hai quy trình đầu tiên gần như được áp dụng
Công nghệ (chiết và trao đổi ion). [2]
phương pháp khai thác
(1) Quy trình sản xuất oxit scandium từ tinh quặng scandium bằng phương pháp chiết xuất: tinh chất scandium được hòa tan với axit clohydric để thu được dung dịch ScCl3, sau đó các tạp chất như titan và sắt được tinh chế. Chất lỏng tinh khiết được sử dụng làm nguyên liệu thô. 50% TBP và dầu hỏa được sử dụng làm chất chiết xuất. Dung dịch nguyên liệu đã chuẩn bị và chất chiết được đưa vào bể chiết để chiết scandium. Sau khi rửa axit và chưng cất nước để chiết scandium, thu được dung dịch chứa scandium tinh khiết (dung dịch ScCl3) và sau đó kết tủa bằng axit oxalic. Sau khi sấy khô và nung thu được sản phẩm Sc2O3 tinh khiết. Quy trình chính là: cô đặc scandium - hòa tan axit - tinh chế - chiết TBP scandium - rửa axit - tước scandium - kết tủa axit oxalic - sấy khô - đốt cháy - đóng gói - nhập kho (sản phẩm Sc2O3 tinh khiết).
Thiết bị chính: bể hòa tan axit, bể chiết, bể lắng, lò đốt, máy đóng gói, v.v.
phương pháp trao đổi ion
Quy trình công nghệ: xỉ thải vonfram (chứa Sc2O378g/t~377g/t) được sử dụng làm nguyên liệu thô. Nó được hòa tan trong axit clohydric và được lọc, và chất lỏng cấp liệu được tinh chế để thu được dung dịch sạch ScCl3, được sử dụng làm chất lỏng cấp liệu để trao đổi ion sau khi trộn. Chuẩn bị cột hấp phụ và cột tách để sử dụng. Chất lỏng cấp (chất lỏng ScCl3) chảy vào cột hấp phụ từ đầu trên của cột và đạt đến độ bão hòa Sc3 cộng để sử dụng. Sau khi nối cột hấp phụ với cột tách, dung dịch rửa giải sẽ chảy vào và đi qua cột tách từ phía trên của cột hấp phụ. Sau khi cột tách cuối cùng chảy ổn định ra khỏi dung dịch ScCl3, dung dịch ScCl3 (dung dịch ScCl3 tinh khiết) có thể được tiếp tục tiếp nhận vào thùng chứa, sau đó điều chỉnh độ axit, sau đó sử dụng axit oxalic để kết tủa, lọc, sấy khô và đốt cháy tạo thành sản phẩm Sc2O3 tinh khiết. Quy trình chính như sau: cặn thải vonfram - hòa tan axit - tinh chế - cột hấp phụ - lọc - tiếp nhận dung dịch ScCl3 - điều chỉnh axit - kết tủa scandium - sấy khô - đốt - đóng gói - nhập kho (sản phẩm Sc2O3 tinh khiết).
Thiết bị chính: bể hòa tan axit, cột hấp phụ, cột tách, bể lắng, lò đốt, máy đóng gói, v.v.
Sắc ký nhựa chiết
Quy trình công nghệ: hòa tan khói và bụi clo bằng HCl, sau đó tinh chế để tạo ra chất lỏng cấp ScCl3. Scandium được chiết xuất trong bể chiết với chất chiết 50 phần trăm TBP-dầu hỏa, tạp chất được ngâm và scandium được chiết trở lại để thu được dung dịch Sc-Cl3 tinh khiết, sau đó Sc được kết tủa bằng H2C2O4 và thu được Sc2O3 tinh khiết bằng cách đốt cháy. Quy trình chính như sau: khói oxy hóa - hòa tan axit clohydric - tinh chế - dung dịch ScCl3 ròng - chiết - rửa axit - tước - kết tủa - đốt - đóng gói - nhập kho (sản phẩm Sc2O3 tinh khiết).
Khai thác màng chất lỏng
Lấy titan trắng thải lỏng (chứa Sc2O325g/m3) làm nguyên liệu. Trong hệ thống môi trường axit sunfuric sử dụng dầu hỏa P204 làm chất chiết xuất, scandium được chiết xuất từ ​​​​chất lỏng cấp trong bể chiết. Sau khi loại bỏ tạp chất bằng cách rửa axit bằng H2SO4 và H2O2, scandium được chiết lại bằng dung dịch NaOH để tạo thành Sc(OH)3 đậm đặc. Sc(OH)3 được hòa tan trong axit clohydric để tạo thành dung dịch ScCl3. Axit oxalic kết tủa scandium (hai lần) và đốt cháy nó. Gói là sản phẩm Sc2O3 tinh khiết. Quy trình chính là: dịch thải titan đioxit - chuẩn bị - chiết xuất - ngâm - tước - sản phẩm sc(OH)3 - hòa tan - kết tủa - đốt cháy - đóng gói - nhập kho (sản phẩm Sc2O3 tinh khiết).