广西有色集团所属广西冶金研究院通过改革工艺流程和萃取条件,使氧化钪提取工艺实现重大突破,将有望从根本上解决钛白粉行业废酸环保治理问题,经济效益明显,市场空间广阔。目前,该工艺正在进行生产性试验。

  稀土钪是一种极稀有的贵重金属,用于制造发光、激光、磁材料和催化剂等新型材料,广泛应用于航天、电子、核发电等领域。随着国家对新材料产业的不断扶持和新兴产业的不断发展,钪的市场需求急剧扩大。

  而目前,国内外普遍采用的氧化坑提取工艺,是直接用有机溶液从废酸中萃取钪进而提纯获得氧化钪,由于原液中钪的浓度不够高,因而提取成本较高,已明显不适应市场需要。

  回收率高成本低适合规模生产

  用有机萃取法从钛白粉生产厂副产的废酸中提取稀贵金属氧化钪(SC2O3),从上世纪七八十年代开始,一直沿用至今,并仍然是目前提取钪原料的主要方法之一。

  广西冶金研究院通过研究,对原来工艺进行了改进。改进后的工艺流程为在环保处理废酸的过程中加入一种廉价试剂,预先将钪元素进行富集,富集后钪的浓度可以提高5~6倍以上,然后再进行钪的萃取分离,提高了钪的萃取效率。同时,能在含钛条件下直接萃取钒,优化了钛白废酸中钒的萃取条件,综合回收二氧化钛、五氧化二钒等达70%以上,使得钪的提取成本大幅度降低,为大规模生产创造了条件。

  环保效益显著解决废酸问题

  目前,国内有 50余家钛白粉生产厂,绝大部分采用硫酸法生产工艺,生产中所排放的酸性废水,是钛白粉企业主要的“三废”污染源,也成为制约钛白粉行业持续健康发展的一个难题。其中,广西现有硫酸法钛白粉生产厂15家,年产钛白粉量25万吨以上,年产出需进行环保处理的废酸125万立方米以上。

  该工艺通过添加少量的试剂、络合剂等,除了回收钪、五氧化二钒、二氧化钛等外,还能够综合回收废酸中的Fe3+和SO42-等,并通过加入石灰粉中和法副产石膏, 处理后的废酸基本达到环保排放标准,节省了大量的环保治理资金,还能从根本上解决钛白粉厂废酸环保治理问题。

  经济效益明显市场前景广阔

  自然界中钪的丰度低且高度分散,每一吨地壳物质里面仅有5克,单独开发利用成本高,综合回收可以降低成本。由于从钛白粉生产厂副产的废酸中提取稀贵金属氧化钪是当前钪原料的最主要的来源之一,因此该工艺也具有非常大的市场推广价值。

  若将该新工艺推广至广西自治区,按照每年钛白粉浓废酸量为125万吨计算,治理废酸每年可分别综合回收氧化钪产品12.5吨、五氧化二钒产品500吨、二氧化钛产品5000吨、铁产品4.4万吨,产值2.44亿元。

  治理中副产的石膏也将产生明显的经济收益。实验证明,每治理1立方米的废酸将产生0.4~0.5吨的副产石膏。目前广西区内水泥企业产能每年7000万吨左右,以1吨水泥需要石膏4%的量来计算,若全部用于水泥生产,仅石膏一项,每年将产生1~1.5亿元的经济效益。

  据不完全统计,2000~2006年,氧化钪年均增长率为11.84%,预计2007~2010年氧化钪消费量年均增长率为16%。2008~2010年我国氧化钪的消费量约占世界总耗量的25%左右。在国外近期发展应用于钪铝合金和固体氧化物燃料电池的制造,使钪的需求量大幅增加。