Спосіб, метод та установка для відновлення скандію
Формула / Реферат
1. Спосіб відновлення скандію з вхідного потоку за допомогою іонообмінної смоли, який полягає в:
а) уведенні вхідного потоку в контакт з іонообмінною смолою для сортування скандію або іонів, що містять скандій, з вхідного потоку на іонообмінну смолу в кислотних умовах з утворенням навантаженої смоли;
б) обробці навантаженої смоли нейтралізуючим розчином для депротонування навантаженої смоли, причому нейтралізуючий розчин після депротонування навантаженої смоли є бідним на скандій та іони, що містять скандій; та
в) обробці навантаженої смоли видаляючим розчином для десорбції скандію або іонів, що містять скандій, із смоли і утворення потоку продукту, багатого на скандій або іони, що містять скандій, та пустої смоли.
2. Спосіб за п. 1, в якому іонообмінна смола, що сорбує скандій в операції а), є амфотерною смолою.
3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому іонообмінна смола, що сорбує скандій в операції а), є амінофосфорною смолою.
4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому вхідний потік є кислим розчином, суспензією хвостів збагачення урану, червоним шламом або надлишковим мулом, або їх комбінацією.
5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому рН вхідного потоку, що контактує з іонообмінною смолою згідно з операцією а), має значення менше за 7,0, а переважно в діапазоні від 0,0 до 5,0.
6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому нейтралізуючий розчин, що контактує зі смолою, щонайменше частково, та в ідеальному випадку повністю або майже повністю, відокремлюють від смоли перед десорбцією скандію з навантаженої смоли з допомогою десорбуючого розчину в операції в).
7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому операція б) включає обробку навантаженої смоли нейтралізуючим розчином, так що нейтралізуючий розчин в контакті з навантаженою смолою має кінцеву рН від 6 до 10.
8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому операція б) включає обробку навантаженої смоли нейтралізуючим розчином, так що нейтралізуючий розчин в контакті з навантаженою смоли має кінцеву рН від 7,5 до 8,5 в кінці операції б).
9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому нейтралізуючий розчин містить лужний розчин, який депротонує смолу, навантажену скандієм.
10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому десорбуючий розчин є відмінним від нейтралізуючого розчину.
11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому десорбуючий розчин включає реагент, що містить сіль карбонату, сіль бікарбонату, сіль сульфату, сірчану сіль, нітратну сіль, нітратну кислоту, флуоридну сіль або флуоридну кислоту, або їх комбінацію.
12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому десорбуючий розчин включає карбонат натрію як активну речовину.
13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому вхідний потік має вміст титану, менший за 1 г/л.
14. Спосіб за будь-яким з пп. 1-12, в якому, якщо вхідний потік містить титан або сполуки, що містять титан, передбачено попередню операцію відновлення титану або сполук, що містять титан, з вхідного потоку перед відновленням скандію згідно з операціями від а) до в).
15. Спосіб за п. 14, в якому відновлення титану або сполук, що містять титан, включає уведення в контакт вхідного потоку зі слабоосновною аніонообмінною смолою і десорбцію титану із смоли із застосуванням розчину соляної кислоти.
16. Спосіб за п. 14, в якому слабоосновна аніонообмінна смола має поліамінні функціональні групи.
17. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який включає додавання до потоку продукту осаджувач, який утворює із скандієм комплекс для зменшення його розчинності.
18. Спосіб за п. 17, в якому осаджувач містить сіль гідроксиду та передбачено кислотне вилуговування отриманого гідроксиду скандію для утворення його концентрованого розчину.
19. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому операція в) включає промивання збідненої смоли водою і регенерацію смоли аніоном з повторним застосуванням регенерованої смоли в операції а).
20. Спосіб відновлення скандію з вхідного потоку із застосуванням іонообмінної смоли, який полягає в:
а) сорбції скандію або іонів, що містять скандій, з вхідного потоку на іонообмінній смолі в кислих умовах з утворенням навантаженої смоли;
б) депротонуванні навантаженої смоли шляхом уведення навантаженої смоли у контакт з нейтралізуючим розчином, який після депротонування навантаженої смоли стає збідненим на скандій; та
в) десорбції скандію або іонів, що містять скандій, з іонообмінної смоли в нейтральних або лужних умовах з утворенням потоку продукту, багатого на скандій або іони, що містять скандій.
Текст
Реферат: Винахід стосується способу, методу для відновлення скандію і іонів, що містять скандій, з допомогою іонообмінної смоли з вхідного потоку. Вхідний потік може бути, але жодним чином не обмежується ними, вилуговувальним розчином або вилуговувальною пульпою. UA 115459 C2 (12) UA 115459 C2 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область винаходу Винахід стосується способу, методу і установки для відновлення скандію і іонів, що містять скандій, з допомогою іонообмінної смоли з вхідного потоку продукту. Вхідний потік може бути лужною рідиною або лужною пульпою, але не обмежується ними. Рівень техніки Скандій, хоча і досить розпоширений в природі, мало використовують в промисловості, оскільки немає відповідного (високого рівня) джерела металів. Важливими джерелами низького рівня скандію є уранові хвостові погони та відходи шламу титану, цирконію та червоного шламу. Шлам з заводів складається в основному із змішаного заліза, марганцю, титану, вольфраму та інших водомістких оксидів з різними рівнями скандію, як правило, в діапазоні від 10 до 100 часток на моль. Процеси, з допомогою яких які намагаються відновити скандій з цих матеріалів, стикаються з проблемою відходів, що є надзвичайно складними і хімічно гетерогенними. Близько двох десятків інших елементів присутні у великих або менших кількостях. Крім того, низький рівень скандію викликає перероблення великої кількості шламу. Запатентовані процеси вилучення скандію із заліза та інших металів мають недоліки, які роблять їх невідповідними для великомасштабного виробництва скандію. Наприклад, процес на основі екстракції (патент США 5019362) включає в себе доведення рН кислого розчину до кінцевого значення від 3,0 до 3,5. Розчин фільтрують. Кислий розчин змішують з хелатною смолою у водневій формі в іонообмінній колонні і знову доводять рН до кінцевого значення між 1,9 і 2,1. Смолу промивають мінеральною кислотою і скандій видаляють із смоли шляхом пропускання дігліколевої кислоти через колонну. Але, під час регулювання рН гідроксиди металів випадають в осад (особливо, якщо в розчині присутній титан), що викликає також осадження скандію. Під час цього кроку до 40-50 % скандію можуть бути втрачені. Інший спосіб (патент RU 2062810) здійснюється з допомогою сорбції скандію з соляного розчину з допомогою N-(2-оксипропил)-N'-(20окси-3-піридин пропил)-N''- метилен фосфонієвого поліетилена поліаміна з наступним промиванням і десорбціїєю. Промивання проводяться водою, а десорбцію проводять, використовуючи розчин карбонату або фториду. Хоча цей метод забезпечує видалення скандію від заліза та інших металів, селективність амфотерної смоли до скандію в присутності титану невисока, що призводить до дуже низького очищення скандію. Інший спосіб обробки відходів, що містять скандій, з виробництва алюмінію, титану, цирконію, олова, вольфраму, урану (патенти RU 1 572 036; 2 196 184) включає в себе: сорбцію з розчину сірчаної кислоти на аніонообмінної смолі (попередньо обробленої розчином сірчаної кислоти); сорбцію скандію фосфоровмісною смолою; десорбцію скандію і обробку елюату. Сорбція здійснюється на слабоосновній аніонообмінній смолі, обробленої розчином сірчаної кислоти з концентрацією 150-500 г / л. Слабоосновна аніонна смола має функціональність поліаміну. Хоча цей спосіб підвищує ступінь очищення скандію від титану, концентрація скандію в збагаченому розчині після десорбції була низькою, оскільки повна очистка скандію потрібує від 4 до 5 шарових об'ємів десорбуючого розчину до об'єму збагаченої смоли. Слід розуміти, що посилання на попередні публікації в даному опису ні в якому разі не означає визнання, що дана публікація складає частину загального знання в даній області в Австралії чи в будь-якій іншій країні. Резюме Винахід відноситься до способу відновлення скандію з вхідного потоку з допомогою іонообмінної смоли, в тому числі спосіб включає в себе: а) контактування вхідного потоку з іонообмінною смолою для сорбції скандію або іонів, що містять скандій, з вхідного потоку на іонообмінній смолі в кислих умовах з утворенням збагаченої смоли; б) обробку навантаженої смоли нейтралізуючим розчином, який депротонує навантажену смолу, причому нейтралізуючий розчин після депротонування навантаженої смоли є бідним на скандій або іони, що містять скандій; і в) обробку навантаженої смоли десорбуючим розчином для десорбції із смоли скандію або іонів, що містять скандій, і створення потоку продукту, багатого на скандій або іони, що містять скандій, та збіднену смолу. У даному опису термін "скандій" охоплює іони скандію, комплексні іони, що містять скандій, і навіть сполуки, що містять скандій. У даному опису фраза "депротонування навантаженої смоли" або її варіанти охоплює обробку навантаженої смоли нейтралізуючим розчином перед десорбцією скандію із смоли і може призвести, але не обмежується цим, до: і) нейтралізації розчину, що реагує з будь-якою залишковою кислотою, захопленою смолою; 1 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 іі) нейтралізації розчину, що реагує з іонами, в тому числі комплексними іонами, що сорбуються на смолі, шляхом видалення надлишкових протонів; і ііі) нейтралізації розчину, що реагує із смолою, наприклад, іонообмінні решітки, на яких цільові матеріали, такі як скандій, не сорбувалися на стадії а). Не обмежуючись будь-якої теорією, можливо, що обробка навантаженої смоли згідно стадії б) може змінити спорідненість смоли до скандію, наприклад, зменшити спорідненість смоли до скандію, не викликаючи десорбції скандію зі смоли. Також можливо, що обробка навантаженої смоли згідно стадії б) не може мати ніякого впливу на спорідненість смоли до скандію. В рамках цього винаходу послідовність стадій б) і в) може бути проведена в одну стадію або в одній посудині, в якій щонайменше частина нейтралізуючого розчину утворює частину потоку продукту. В ідеалі, однак, нейтралізуючий розчин, який контактує із смолою, є, щонайменше, частково відділений від смоли перед вилученням скандію із навантаженої смоли десорбуючим розчином відповідно до стадії с). Наприклад, нейтралізуючий розчин зливають із навантаженої смоли перед обробкою її десорбуючим розчином відповідно до стадії с). Слід мати на увазі, що деякі нейтралізуючі розчини можуть в кінцевому рахунку бути включені до потоку продукту, наприклад, в результаті об'єднання нейтралізуючого розчину в смолі або змочування смоли шляхом нейтралізуючого розчину. В ідеалі, скандій залишається сорбованим на смолі під час стадії б), в порівнянні зі стадією с), в якій навантажена смола відділяється від скандію. Стадія б) може включати в себе обробку навантаженої смоли нейтралізуючим розчином, так що нейтралізуючий розчин в контакті із навантаженою смолою має кінцеву рН від 6 до 10, і переважно в межах від 7 до 9 і навіть більш переважно від 7,5 до 8,5. Навантажена смола може бути прополоскана, промита, затоплена або занурена в басейн нейтралізуючого розчину, в якому кінцеве значення рН нейтралізуючого розчину знаходиться в діапазонах, зазначених вище. Стадія б) може включати в себе обробку навантаженої смоли нейтралізуючим розчином, який містить одну або комбінацію: i) промивної води, або ii) реагенту. Реагент може включати в себе будь-який відповідний реагент, який може депротонувати навантажену смолу, такий як, але жодним чином не обмежується ним, карбонат натрію, гідроксид натрію, гідроксид кальцію або їх комбінації. Іонообмінна смола для сорбції скандію або сполук, що містять скандій відповідно до стадії а), може бути амфотерною смолою і відповідним чином смолою, яка має функціональні групи амінокислоти, і навіть більш переважно аміно-фосфорною смолою. Аміно-фосфорна смола може включати в себе, але не обмежуватись ними, амінофосфонову групу, аміно-фосфінову групу, аміно-фосфорну функціональну групу та/або їх комбінації. Однією з переваг цього винаходу є те, що потік продукту має більш високу концентрацію скандію і кінцевий вихід скандію може бути вище, ніж раніше отримані від способів, які не включають в себе депротонування навантаженої смоли нейтралізуючим розчином перед видаленням смоли відповідно до цього винаходу. Іншою перевагою цього винаходу є те, що відновлення скандію можливо з будь-якого вхідого потоку, який включає в себе кислі розчини або пульпи, такі як хвости, червоний шлам і відходи шламу, що містять цирконій, титан або сполуки, що містять цирконій або титан. Вхідні потоки цього типу часто є кислими в результаті протипотокових процесів, однак, якщо це не так, то спосіб може включати в себе підкислення вхідого потоку для полегшення сорбції скандію або сполук, що містять скандій, відповідно до стадії а). В ситуації, в якій вхідий потік включає в себе титан або сполуки, що містять титан, відповідно, спосіб може включати в себе попередню стадію відновлення титану або сполук, що містять титан, з вхідного потоку перед стадією відновлення. Цей попередній етап може включати в себе відновлення титану з допомогою будь-яких відповідних засобів, включаючи нагрів потоку вхідих матеріалів для осадження титану. Попередній етап може також включати в себе відновлення титану або сполук, що містять титан, використовуючи іншу іонообмінну смолу, яка відрізняється від іонообмінної смоли, на якій скандій сорбується відповідно до стадії а). Відповідно, друга іонообмінна смола предствляє собою аніонну смолу, що містить слабоосновні аніоннні смоли і може включати в себе функціональну групу поліаміну. Титан може бути десорбований із слабоаніонної смоли розчином соляної кислоти з концентрацією 200-250 г / л. Вхідий потік може бути вилуженим потоком, наприклад, вилугованою рідиною або вилугованою пульпою і може бути створений вилуговуванням на місці, відбілювальною баркою, 2 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 купчастим вилуговуванням та/або вилуговуванням перемішуванням при температурі навколишнього середовища, підвищеній температурі та/або в умовах підвищеного тиску. Спосіб може включати в себе формування вхідного потоку кислотним вилуговувальним матеріалом, таким як руда, концентрати і так далі. Кислотне вилуговування може бути виконане з допомогою будь-якої кислоти, яка може бути, наприклад, сірчаною кислотою, азотною кислотою, соляною кислотою, та/або їх комбінації. Вхідний потік може містити рідкі та тверді фази, з яких рідка фаза включає в себе скандій або сполуки, що містять скандій, які сорбуються на іонообмінній смолі. Значення рН вхідного потоку, шо контактує з іонообмінною смолою відповідно до стадії а), може мати будь-яке значення менше ніж 7,0 і переважно мати значення в інтервалі від 0,0 до 5,0. Стадія контактування вхідного потоку з іонообмінною смолою може бути виконана протягом періоду до 40 або 30 годин і переважно від 3 до 30 годин. Іншими словами, період, за який скандій та сполуки, що містять скандій, сорбуються на іонообмінній смолі, може становити від 3 до 30 годин. Стадія контактування вхідного потоку з іонообмінною смолою може також бути виконана в шарі іонообмінної смоли. Вхідний потік може текти вгору або вниз через шар. В ситуації, в якій рухається шар, вхідний потік може протікати в напрямку, протилежному напрямку руху смоли. Вхідний потік може проходити через до 10 шарів смоли. Перед контактуванням з іонообмінною смолою вхідний потік може бути попередньо відфільтрований відповідно до стадії а). Десорбуючим розчином на стадії с) може бути будь-який відповідний реагент, який містить будь-який один компонент або поєднання таких компонентв, як вода, сіль карбонату, сіль бікарбонату, сіль сульфату, сірчана кислота, сіль нітрату, азотна кислота, сіль фториду, плавикова кислота або їх комбінації. В якості карбонатної солі, що використовується як десорбуючий агент на стадії с), може бути карбонат натрію, який утворюється шляхом контактування гідроксиду натрію з діоксидом вуглецю. Відповідно, десорбуючий розчин містить від 100 до 250 г / л карбонату натрію. Спосіб може містити додавання до потоку осаджувача, який утворює комплекс із скандієм для зменшення його розчинності. Осаджувач може включати в себе сіль гідроксиду, таку як гідроксид натрію, який додають до потоку продукту, щоб осадити продукт гідроксиду скандію. Спосіб може також включати в себе кислотне вилуговування продукту гідроксиду скандію для формування його концентрованого розчину. Спосіб може також включати в себе додавання другого осаджувача, включаючи оксалат амонію, щавлеву кислоту та/або гідроксид натрію, який додають до потоку продукту, щоб осадити оксалат скандію. Спосіб може також включати в себе випал осаджувача скандію. Збіднену смолу, сформовану на стадії с), можуть промити водою. Збіднену смолу, сформовану на стадії с), можна регенерувати аніоном. Наприклад, смола може регенерувати в сульфат, хлорид, нітрат, вступивши в реакцію збідненої смоли з розчином сірчаної кислоти, сульфату, соляної кислоти, хлориду натрію, азотної кислоти або їх комбінації. Цей винахід також відноситься до способу відновлення скандію з вхідного потоку з допомогою іонообмінної смоли, причому спосіб включає в себе: а) сорбування скандію та іонів, що містять скандій, з вхідного потоку на іонообмінну смолу в кислих умовах з утворенням навантаженої смоли; б) депротонування навантаженої смоли шляхом контактування навантаженої смоли з нейтралізуючим розчином, в якому нейтралізуючий розчин після депротонування навантаженої смолі є збідненим на скандій, і в) десорбцію скандію або іонв, що містять скандій, з іонообмінної смоли в нейтральних або лужних умовах з утворенням потоку продукту, багатого на скандій або на іони, що містять скандій. Цей винахід також відноситься до установки для відновлення скандію з вхідного потоку з допомогою іонообмінної смоли, причому установка включає в себе: етап контактування, на якому потік контактує з іонообмінною смолою із сорбуванням з вхідного потоку скандію, або іонів, що містять скандій, на іонообмінну смолу в кислому середовищі з утворенням навантаженої смоли; перший етап обробки, в якому навантажену смолу обробляють нейтралізуючим розчином, який депротонує навантажену смолу, в якому нейтралізуючий розчин після депротонування навантаженої смоли є бідним на скандій або на іони, що містять скандій; і 3 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 другий етап обробки, в якому навантажену смолу обробляють десорбуючим розчином для десорбції скандію або іонів, що містять скандій, із смоли і утворюють потік, багатий на скандій або на іони, що містять скандій, і збіднену смолу. Спосіб і установка цього винаходу також може включати в себе будь-яку одну або комбінацію інших особливостей, описаних тут, таких як особливостей способу. Винахід також відноситься до способу, смоли і установки по суті, як описано тут. Винахід також відноситься до способу, смоли і установки, як описано тут з посиланням на наведені фігури. Винахід також сточується скандію, відновленого з допомогою способу, методу і установки відповідно до даного винаходу. Детальний Опис Нижче більш докладно описано різні варіанти здійснення способу і установки для відновлення скандію з вхідного потоку. Вхідний потік може бути будь-яким потіком, таким як кислотний розчин для вилуговування або пульпа. Іонообмінна смола використовується для відновлення скандію з вхідного потоку і утворення потоку продукту, багатого на скандій. Перевагою способу і установки є те, що потік елюату є багатшим на скандій в порівнянні з іншими методами. Цей винахід пропонує ряд переваг, одною з яких є безпека порівняно з альтернативними технологіями, такою як екстракція розчинником, яка може мати більш високі ризики пожежі і капітальних витрат під час первісної установки. Відновлення скандію Смола, що використовується для адсорбції скандію, переважно є аміно-фосфорна смола. Відповідні смоли мають функціональну групу, що містить аміно-фосфорну групу. Приклади включають в себе, але не обмежуються ними, аміно-фосфінову групу, аміно-фосфоринову групу та/або їх комбінації. В якості аміно-фосфорних смол можуть бути використані інші амфотерні смоли, катіонні або аніонні смоли Багатий вхідий потік може виникати з будь-якого способу вилуговування кислотою, такого як вилуговування на місці, купчастого вилуговування або процесу вилуговування перемішуванням, але не обмежуючись ними. В одному варіанті здійснення вхідний потік включає в себе вилуговувач, що представляє собою будь-яку одну кислоту, або комбінацію сірчаної кислоти, соляної кислоти, або азотної кислоти. В ідеалі потік, що подається, має рН в діапазоні від 0,0 до 5,0. Хоча продуктивність може варіюватися, системи екстракції скандію, як правило, призначені для відновлення більше 95 % розчиного скандію. Вхідний потік може контактувати в серії посудин, кожна з яких має об'єм смоли. У сукупності ці посудини можуть бути віднесені до стадії контактування. Кількість посудин буде залежати від умов процесу для кожної програми, але, швидше за все, буде між 3-10 посудинами в кожній серії. Перемішування суспензії та смоли в кожній посудині може бути проведено механічними приводами (крильчатки або насоси), або з допомогою стисненого повітря. Рух смоли між етапами може бути або безперервним, з використанням механізмів перенесення смоли між кожною посудиною, таких як повітряні ліфти або механічні насосі, або в кожній посудині можуть бути фіксовані об'єми смол, як в карусельній установці. Може бути проведено міжстадійне фракціонування вхідного потоку, наприклад, у вигляді розчину або пульпи для вилуговування між посудинами з статичними ситами, вібраційними ситами, погружними насосами, але не обмежуючись ними. Пульпу можна транспортувати механічним накачуванням, крильчатками або силою тяжіння для установок з каскадними механізмами. Об'єми смоли в кожній посудині будуть залежати від умов процесу для кожної програми, але, найкраще, мають бути в межах від 1-50 % об / об на апарат. В посудинах на стадії контактування потік може текти вгору або вниз, або в протилежному напрямку до потоку смоли. Етап контактування може включати в себе обладнання, як безперервного типу, карусельного типу, так і порційні системи типу Смоли в Пульпі (СВП) або Смоли в Лугу (СВЛ), але не обмежуючись ними. На цій стадії смола адсорбує скандій або іони, що містять скандій, для формування навантаженої скандієм смоли. Стадія контактування може також включати в себе попереднє просіювання вхідного потоку перед входом в обладнання зі смолою для видалення твердих частинок, включаючи пульпи або суспензії. У безперервних і пульпових системах навантажена скандієм смола (навантажена смола) транспортується у виділену колону, в результаті чого вона може пройти процедуру десорбції. Перенесення смоли може бути або з допомогою повітряних ліфтів, або механічних насосів або едукторів. Для пульпових систем навантажену смолу, як правило, просіюють для видалення 4 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 твердих частинок із смоли перед десорбцією і просіювання може складатися з цілого ряду сит, у тому числі статичних сит, вібраційних грохотів або барабанних грохотів. Як правило, перший крок у стадії десорбції вимагає промивку скандій-навантаженої смоли з використанням води для вимивання будь-яких дрібних часток, що залишаються на смолі. Зазвичай це робиться відмулюванням або в псевдозрідженій колоні, в результаті чого шар смоли є частково розширений через впорскування води в нижній частині колони при достатній поверхневій швидкості, щоб відокремити смолу і тверді частинки. У фіксованих або карусельних колонах використовується зворотне промивання шару смоли при високих швидкостях. Вимога цієї стадії промивання залежить від рівня твердих частинок в розчині, що подається, і технології, обраної для екстракції і очистки. Виявлено, що вихід і концентрація скандію в потоці продукту покращується за рахунок депротонування скандій-навантаженої смоли з використанням нейтралізуючого / депротонуючого розчину, який включає в себе або одну сполуку, або комбінацію води для промивки та/або лужного розчину, такого як карбонат натрію, гідроксид натрію, гідроксид кальцію, або будь-якої їх комбінації. Нейтралізуючий розчин контактує з скандій-навантаженою смолою і нейтралізуючий розчин має кінцеву рН від 7,5 до 8,5. Ця стадія депротонування або нейтралізації може здійснюватися на першому етапі обробки, так що домішки можуть осідати в розчині. Переважно, щоб нейтралізуючий розчин на першій стадії очищення, тобто витрачений нейтралізуючий розчин, був збідненим на скандій. Відпрацьований нейтралізуючий розчин може бути відправлений на вилуговування або на інші етапи процесу і переважно бути дуже збідненим на скандій. Нейтралізуючий розчин, що використовується для депротонування, може утворюватися в наступних стадіях процесу, таких як осадження оксиду скандію. Депротонована навантажена скандієм смола може потім контактувати з десорбуючим розчином для видалення скандію, навантаженого на смолу в розчині на другій стадії очистки. Десорбуючі реагенти можуть включати в себе карбонат, бікарбонат, сульфат та/або нітрат. Очистити скандій від смоли можуть такі комплексні реагенти, як карбонат скандію, сульфат скандію чи нітрат скандію. Розчин, багатий на скандій, направляється на осадження. В ідеалі, після обробки навантаженої смоли нейтралізуючим розчином, навантажена смола відділяється десорбуючим розчином без будь-яких проміжних стадій між стадією нейтралізації та стадією десорбції. Другий етап обробки може бути проведений у вигляді та на обладнанні, але не обмежуючись ними, пакетів або нерухомого шару, каруселі, рухливого ущільненого шару (тобто Higgins Loop®, Clean-iX® cLX), киплячого шару (наприклад NIMCIX) та ін. Обладнання перед екстракцією може включати в себе апарати для освітлення або фільтрації. У тих випадках, коли стадія контактування і другий етапи обробки є безперервною системою (наприклад, рухливий ущільнений шар і колона з псевдозрідженим шаром), смола може транспортуватися повітряним ліфтом, механічними насосами або едукторами, але не обмежуватись ними. Об'єм смоли і час перебування на стадії контактування або іншій стадії обробки залежить від умов процесу для кожної програми. В одному варіанті здійснення час перебування становить від 3 до 30 годин. Тим не менше, час перебування буде залежати від об'єму смоли. Відновлення збідненої смоли, яка була позбавлена скандію Збіднена смола, яка була позбавлена скандію, відправляється на стадію промивки, де її промивають водою для відновлення будь-якого захопленого десорбуючого розчину. Промивна вода, що містить невелику кількість десорбуючого розчину, може бути повернута до десорбуючого розчину на стадії його приготування. Промиту збіднену смолу можна регенерувати перед поверненням на етап контактування. Щоб повернути смолу назад у форму сульфату, може бути використаний регенераційний розчин, такий як розбавлена сірчана кислота. Сірчана кислота може бути змішана з поворотною водою зі стадії регенераційної промивки для отримання розведеного (наприклад, в діапазоні від 5-10 % маса / маса) розчину регенераційної сірчаної кислоти. Відпрацьований регенераційний розчин може бути відправлений на вилуговування для відновлення будь-яких надлишок кислоти в розчині. Після регенерації смола може бути промита для видалення надлишку регенераційного розчину, що призводить до повернення слабкого регенераційного розчину у стадію приготування регенераційних розчинів. Промита регенерована скандієм смола може бути повернена на стадію контактування для адсорбції скандію або іонів, що містять скандій. Залежно від конструкції системи, можуть знадобитися буферні колони для навантаженої і збідненої смоли. Для транспортування смоли на стадію екстракції можуть використовуватись повітряні ліфти, механічні насоси, едуктори, стиснене повітря або інші методи. 5 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Додаткові попередні кроки, такі як відновлення домішок В ідеалі вхідний потік, що подають на стадію контактування, є відносно збідненим на титан або на іони, що містять титан. В залежності від умов процесу з верхньою подачею, вхідний потік може включати в себе такий рівень титану або іонів, що містять титан, який повинен бути зменшений або видалений перед контактуванням із скандієвою смолою. В одному прикладі спосіб може включати в себе екстракцію домішок, таких як титан, ванадій, уран, залізо або іонів, що містять титан, ванадій, уран або залізо, та використання іонообмінної смоли в попередній стадії екстракції. Смола має спорідненість до домішок і є відповідно слабоосновною аніонною смолою та може, наприклад, мати поліамінну функціональну групу. Слабоосновна аніонна смола (смола з домішками) може контактувати з вхідним потоком перед відновленням скандію і, будучі у формі кислого насиченого розчину вилуговування або пульпи, потік може бути спочатку освітлений. Етап відновлення домішок потрібен тільки тоді, коли домішки, такі як титан, є присутніми у високих концентраціях і зобов'язані бути відновлені або видалені перед відновленням скандію. Хоча продуктивність може варіюватися, системи відводу домішок, як правило, призначені для відновлення понад 60 % розчинних домішок, таких як титан. В безперервних системах збагачений вхідний потік може контактувати з нерухомим шаром смоли титану у висхідному або спадному потоці або протитоком до потоку смоли. Устаткування для екстракції, в якому титанова смола контактує з домішками, що містяться в розчині або пульпі і десорбуючим розчином, містить, але не обмежується ними, контактне обладнання типу періодичний або нерухомий шар, карусель, рухливий щільний шар (тобто Higgins Loop®, Clean-iX® cLX), з киплячим шаром (наприклад, NIMCIX) та інші. Обладнання може включати в себе процедуру освітлення або фільтрації перед екстракцією. Устаткування для екстракції, в якому домішки смоли контактують з домішками, що міститься в суспензії або пульпі, може бути, але не обмежується ними, системами безперервного типу, каруселі або пакетного типу Смоли в Пульпі (СВП) або Смоли в Лугу (СВЛ). Система може включати в себе попереднє просіювання пульпи або шламу перед введенням їх у обладнання, що містить смолу. Після того, як титанова смола контактувала із збагаченим вхідним потоком для екстракції бажаної кількості титану (при необхідності), вона очищується і регенерується в стадії десорбції домішок. Для пакетних і карусельних систем колони контактують з серією різних реагентів і промивних вод через серію клапанів і насосів, спрямованих до конкретної колони в заданій послідовності. У безперервних і пульпових системах навантажена домішками смола (навантажена смола) транспортується у виділену колону, в якій вона може піддаватися стадії десорбції. Транспортування смоли з домішками може бути проведене або з допомогою повітряних ліфтів, або механічних насосів або едукторів. Для пульпових систем навантажену смолу, як правило, перед десорбцією просіюють для видалення захоплених твердих часток зі смоли і цей процес може складатися з цілого ряду сит, у тому числі статичних сит, вібраційних грохотів або барабанних грохотів. Як правило, на першому кроці в стадії десорбції потрібно, щоб смола була промита водою для вимивання будь-яких дрібних часток, що залишаються на забрудненій домішками смолі. Зазвичай це робиться у відмулювальній або промивнійколоні з псевдозрідженим шаром, в якій шар смоли є частково розширений через впорскування води в нижній частині колони при достатній поверхневій швидкості для відокремлення смоли і твердих часток. У фіксованих або карусельних колонах використовується зворотне промивання шару смоли при високих швидкостях. Вимога цієї стадії промивання залежить від рівня твердих частинок в розчині, що подається, і технології, обраної для екстракції і десорбції. Якщо вхідної потік містить домішки, то перед десорбцією титану може бути проведена вибіркова десорбція деяких домішок першим очищенням навантаженої смоли з допомогою кислого розчину. Різноманітні домішки можуть бути разом навантажені на смолу і можуть впливати на чистоту кінцевого продукту. Вони можуть бути вимиті шляхом контактування навантаженої смоли з розчином слабкої кислоти, такої як слабка сірчана кислота або сірчиста кислота у разі видалення заліза. Крок очищення є додатковим, в залежності від кількості присутніх домішок. Використаний очисний розчин зазвичай відправляється для вилуговування, оскільки він може містити кислоту і невелику кількість металів. Відпрацьований очисний розчин може також бути спрямований на стадію регенерації домішок смоли. 6 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Промита очищена навантажена домішками смола може контактувати з десорбуючим розчином для видалення будь-яких домішок, що навантажені на смолу в розчині. В одному прикладі сорбуючі реагенти можуть включати в себе соляну кислоту, яка може витягати титан із смоли з домішками, такими як хлорид титану. Розчин продукту, багатого на титан, відправляється вниз за течією для відновлення. Очищена від титану (збіднена) смола відправляється на промивку. Збіднена смола потім може бути промита водою для відновлення будь-якого захопленого десорбційного розчину. Промивна вода, що містить невелику кількість кислоти, може бути повернута у десорбуючий розчин на початкову стадію. Промита збіднена домішками смола може бути відновлена, перш ніж повернута на екстракцію. Для перетворення смоли назад у форму сульфату може бути використаний регенераційний розчин, такий як розбавлена сірчана кислота. Сірчана кислота може бути змішана з поворотною водою з регенераційної промивної стадії для отримання розведеного (~ 5-10 % маса / маса) розчину регенераційної сірчаної кислоти. Відпрацьований регенераційний розчин може бути відправлений на вилуговування для відновлення будь-якого надлишку кислоти в розчині. Після регенерації смола може бути промита для видалення надлишків регенераційного розчину, що призводить до слабкого регенераційного розчину, який рециркулює для утворення частини регенераційного розчину потоку. Промита регенерована смола може бути повернена на стадію екстракції. Залежно від конструкції системи для навантаженої і збідненої смоли можуть знадобитися буферні колони. Транспортування смоли на екстракцію може бути виконано повітряними ліфтами, механічними насосами, едукторами, стисненим повітрям та іншими методами. В колонах пакетних і карусельних систем відбуваються контакти різних реагентів і промивні води через серію клапанів і насосів направляються до конкретної колони в заданій послідовності. Перед контактуванням смоли із скандієм з вхідним потоком, спосіб може також включати в себе необов'язкову стадію попередньої фільтрації для зменшення концентрації твердих частинок у вхідному потоці з метою запобігання закупорки смоли із скандієм та/або смоли з домішками. Стадія попередньої фільтрації може бути використана в залежності від кількості суспендованих твердих частинок та/або шламів у вхідному потоці. Таким чином, для забезпечення низького впливу суспендованих твердих часток на продуктивність процесу може бути використаний етап попередньої фільтрації. Стадія попередньої фільтрації може бути здійснена з використанням фільтрації піском, освітлення, потовщення, але не обмежується ними. Очищення скандію Багатий на скандій потік може бути підданий стадії осадження гідроксиду скандію. Перед осадженням оксиду скандію може бути осаджений титан (якщо він присутній) шляхом нагрівання розчину до 70 градусів для формування гідроксиду титану. Отриманий супернатант може потім бути підданий осадженню гідроксиду скандію. При використанні карбонату натрію або бікарбонату натрію для десорбуючого реагенту вхідний потік, що містить карбонат скандію, може бути осаджений з допомогою гідроксиду натрію. Отриманий осад гідроксиду скандію може бути відфільтрований і промитий питною водою. Фільтрат гідроксиду скандію може бути карбонізований як для створення карбонату натрію для нейтралізації смоли, тобто депротонізації, так і для очистки скандію в іонообмінній стадії. Діоксид вуглецю може контактувати з фільтратом гідроксиду натрію для перетворення всіх надлишків гідроксиду натрію в карбонат натрію. Обладнанням для контактування може бути скрубер або резервуар. Осад гідроксиду скандію може бути репульпований у воді і розчинений в кислому розчині, такому як сірчана кислота, азотна кислота або соляна кислота. Розчинений скандій може бути осаджений оксалатом амонію або щавлевою кислотою з утворенням оксалату скандію. Гідроксид натрію використовується для підтримки рН в оптимальних умовах осадження. Кінцевий оксалат скандію може бути згущений, промитий та кальцинований з отриманням кінцевого продукту - оксиду скандію. Умови можна регулювати таким чином, щоб збіднений розчин містив менше 5 часток на моль скандію. У випадках, коли використовуються просвітлені розчини, збіднені розчини можуть бути направлені на вилуговування, подрібнення або повернені в існуючий процес. У випадках, коли використовуються вилужені пульпи, збіднені пульпи можуть бути нейтралізовані і направлені у хвости. При цьому частина розчину може бути повернена назад у процес. Переважний варіант Переважний варіант здійснення даного винаходу буде описано з посиланням на фіг.1. Процес 100, показаний на фіг. 1, призначено для екстракції та відновлення скандію з вхідних потоків 101, таких як кислі розчини пульпи з використанням аміно-фосфорної смоли, 7 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 депротонування навантаженої смоли перед десорбцією, використовуючи лужний реагент, такий як карбонат натрію, гідроксид натрію або гідроксид кальцію, і очистки навантаженої смоли в окремій стадії з використанням реагенту, такого як карбонат, бікарбонат або нітрат. Процес може також включати в себе попередню стадію відновлення титану з розчину. Крок 102 включає в себе контактування вхідного потоку 101 зі слабкою основною смолою з поліамінною функціональністю для селективного витягування титану з розчину. Вхідний потік 101, зазвичай має вилуговувач у вигляді сірчаної кислоти. Для того, щоб збіднений розчин містив менше 1 г / л титану перед відправкою на видобуток скандію (крок 110), в процесі 100 контролюються умови його ведення. Перед десорбцією та очищенням навантажену титаном смолу промивають на кроці 103 для видалення будь-яких твердих часток на смолі зі стадії екстракції. Як показано на фіг. 1, процес 100 також включає в себе крок 104 видалення домішок. У наведеному варіанті використовували слабку кислоту. Стадія очищення служить для видалення незначних домішок, таких як залізо, які також можуть чинити навантаження на смолу і можуть бути видалені шляхом контактування навантаженої смоли з розчином слабкої сірчаної кислоти або відновлюючою кислотою, такою як сірчиста кислота у разі видалення заліза. Розбавлена сірчана кислота буде видаляти мінімальний вміст титану із смоли. Як зазначалося вище, крок очищення є необов'язковим і залежить від кількості присутніх домішок. Щоб використовувати кислоту для перетворення смоли у відповідну форму перед екстракцією титану, відпрацьований очищений розчин зазвичай відправляють на регенерацію смоли. На кроці 105 смолу промивають для видалення домішок. Для створення очищуючого розчину може бути використана вода. На кроці 106 для отримання хлориду титану з допомогою соляної кислоти титан видаляється зі смоли. На кроці 107 збіднену смолу промивають для видалення будь-якого надлишку кислоти зі смоли з кроку 106. Ця вода може використовуватися для видалення розчину. На кроці 108 цю смолу відповідним чином регенерують у вигляді сульфату шляхом контактування з розбавленою сірчаною кислотою. В цьому варіанті здійснення використовується відпрацьований розчин з кроку 104. Відпрацьований розчин з цієї стадії може бути відправлений для вилуговування або на іншу стадію процесу для відновлення кислоти. На кроці 109 регенеровану смолу промивають для видалення будь-якого надлишок кислоти зі смоли з кроку 108. Ця вода може бути використана для виготовлення розчину, що видаляє домішки. На кроці 110 вхідний потік у формі кислого розчину, багатого на кислотний вилуговувач і бідного на титан, контактує з аміно-фосфорною смолою для селективного витягування титану з розчину. На кроці 100 для забезпечення вмісту збідненого розчину менше 1 частки на моль скандію, перш ніж він буде відправлений у відходи, нейтралізований або повернений в процес, умови контролюються. Перед депротонуванням скандій-навантаженої смоли і десорбції, смолу промивають на кроці 111 для видалення будь-яких твердих частинок на смолі зі стадії екстракції. На кроці 112 смолу депротонують з використанням лужного розчину, в якому лужний розчин має кінцеве рН від 7,5 до 8,5. У цьому варіанті здійснення лужний розчин, що використовується для депротонування, є рециркульований розчин з кроку 120, на якому проводиться повторна карбонізація з утворенням карбонату натрію. Крок повторної карбонізації є необов'язковим і розчин гідроксиду натрію може бути використаний безпосередньо на кроці 112. Відпрацьований лужний розчин 112а, використаний для депротонування навантаженої скандієм смоли, відокремлюється від смоли та/або повертається у потік, рециркулюється в установку, або відправляється у відходи. На кроці 113 скандій видаляється із смоли розчином, таким як карбонат натрію, що містить розчин для видалення скандію як карбонат скандію зі смоли. На кроці 114 збіднену смолу промивають для видалення будь-якого надлишку кислоти зі смоли з кроку 113. Ця вода може використовуватись для виготовлення видаляючого розчину. На кроці 115 смолу регенерують у форму сульфату шляхом контактування її з розбавленою сірчаною кислотою. Відпрацьований розчин з цього кроку може бути відправлений для вилуговування або на іншу ділянку процесу для відновлення кислоти. На кроці 116 регенеровану смолу промивають для видалення будь-якого надлишку кислоти зі смоли з кроку 115. Ця вода може бути використана для приготування регенераційних розчинів. На кроці 117 титан (якщо присутній) осаджують у вигляді гідроксиду титану шляхом нагрівання до 70 градусів багатого на скандій елюат з кроку 113. 8 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 Цю тверду речовину гідроксиду титану відокремлюють від рідкої фази на кроці 118 поділу тверда речовина / рідина, як правило, з допомогою загущувача або фільтра. На кроці 119 скандій осідає у вигляді гідроксиду скандію шляхом додавання гідроксиду натрію до кінцевого рН 12,5. Цю тверду речовину гідроксиду скандію відокремлюють від рідкої фази на кроці 120 на кроці поділу тверда речовина/ рідина, як правило, з допомогою загущувача або фільтра. Рідку фазу повертають на стадію нейтралізації смоли на крок 112. Цей розчин може бути повторно карбонізований шляхом контактування з двоокисом вуглецю, перетворюючи решту гідроксиду натрію в карбонат натрію. На кроці 122 твердий оксид скандію репульпують і піддають корекції рН з допомогою кислоти, такої як соляна кислота, сірчана кислота або азотна кислота до кінцевого значення рН від 3 до 4. Титан та інші домішки залишаються у вигляді твердої речовини і можуть бути відділені. Хоча це і не показано на фіг.1, спосіб може включати в себе додаткову стадію сепарації тверда речовина / рідина в цій точці для видалення нерозчинених домішок. На кроці 123 скандій осаджують у вигляді оксалату скандію шляхом додавання або оксалату амонію або щавлеву кислоту. На кроці 124 скандій оксалат відділяється від рідкої фази на кроці 123 поділу тверда речовина / рідина, як правило, з допомогою загущувача або фільтра. На кроці 125 твердий оксалат скандію обпалюють при температурі 700 градусів для створення високої чистоти кінцевого продукту оксиду скандію. Випробування Випробування проводилися з метою продемонструвати поліпшення, яке може бути отримано між: і) процесами, в яких навантажену смолу не нейтралізують перед десорбцією цільових зразків, а саме скандію, і іі) варіантом здійснення даного винаходу, в якому навантажену смолу нейтралізують, принаймні, до деякої міри перед десорбцією цільових зразків зі смоли. Перше випробування В першому випробуванні використовували потік відходів, який має склад, наведений в таблиці 1 нижче. Потік відходів контактував з аміно-фосфорною смолою для сорбції скандію і іонів, що містять скандій. Таблиця 1 Компонент в потоці відходів (фільтрату) Концентрація (мг/л) 15 32,000 1 800 4 100 710 400 3 500 260 000 Sc Fe AI2O3 TiO2 V2O5 Cr2O3 MnO H2SO4 35 40 45 Проводилися серії випробувань, що мають різні співвідношення потоку відходів (вилуговувача) до смоли. В кожному випробуванні вилуговувач вводили в контакт зі смолою протягом 24 годин, а температура підтримувалась постійною. Після стадії контактування навантажену смолу відокремлюють, промивають водою і цільовий зразок, скандій, десорбують зі смоли з використанням десорбційного розчину 150 г/ л карбонату натрію. Перше випробування характеризується тим, що він не має проміжного кроку, на якому навантажену смолу нейтралізують перед десорбцією скандію. Результати першого випробування можуть, таким чином, служити "контрольними", з якими можна порівняти даний винахід. Для кожного співвідношення вилуговувача до смоли були отримані і проаналізовані вхідні потоки продуктів, багатих на скандій. Фиг.2 представляє собою ізотерми сорбції, що містять детальну інформацію про навантажувальну здатність смоли при різних концентраціях скандію. Перше дослідження показало, що процес мав дуже хорошу ізотерму, що може відновити 100 % скандію від вилуговувача. Тобто, концентрація скандію у вхідному потоці після сорбції знижена з 15 мг / л до 0 мг / л. Навантажувальна здатність амінофосфорної смоли для скандію була 100-125 мг / л для всіх діапазонів концентрації скандію. 9 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 Друге випробування Друге випробування включало в себе попередню стадію видалення титану з потоку відходів (вилуговувача), показаної в таблиці 1, перед сорбцією скандію з вхідного потоку. Потік відходів контактував в змішувачі протягом 24 годин з слабоосновною аніонообмінною смолою. Аніонообмінна смола може бути будь-якою відповідною смолою для сорбції титану. Концентрація титану у вхідному потоці після контакту з аніонообмінної смолою була 0,94 г / л TiO2 і концентрація скандію була 12 мг / л. Хоча деяка кількість титану залишались в розчині, попередньо оброблений потік потім був використаний як вхідний потік в третьому і четвертому випробуваннях, описаних нижче. Вхідний потік, що збіднений на титан і має концентрацію скандію 12 мг / л, був потім предметом подальшого випробування для відновлення скандій відповідно до процедури першого випробування. Потік продукту з кожного випробування проаналізували і результати наведені на фіг. 3. Фіг. 3 показує, що часткове видалення титану перед сорбцією скандію призвело до подвоєння вантажоємності скандію на амінофосфорній смолі. Третє випробування Третє випробування було проведено для визначення об'єму десорбуючого розчину, необхідного для десорбції скандію і, таким чином, для отриманням потоку, отриманого з першого випробування. Це випробування було проведено з використанням 50 мл скляної лабораторної бюретки, наповненої навантаженою смолою. Ємність навантаження для скандію становить 100 мг / л (фіг. 2). Навантажену смолу промивали водою і для вилучення скандію зі смоли був використаний десорбуючий розчин, що містив 150 г/ л карбонату натрію. У верхню частину бюретки був доданий і відібраний з дна десорбуючий розчин зі швидкістю 50 мл / год. (тобто 1.0VР / VС / год.). Десорбуючий розчин додавали до бюретки, поки концентрація скандію в десорбуючому розчині була менше, ніж 5 мг / л. Чотири зразки по 25 мл елюату вхідного потоку були зібрані, а потім були зібрані ще три зразки по 50 мл. Склад зразків був проаналізований і результати показані у таблиці 2 нижче. Таблиця 2 Σ VР/VС 0,5 1,0 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 35 40 45 Sc, мг/л 0 18 27 39 25 9 4 Fe, г/л 0,49 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Al2O3, г/л 0,03 0,01 0,01 0,01 0,05 0,12 0,18 TiO2, г/л 0,34 4,8 5,3 5,0 0,76 0,09 0,02 V2O5, г/л 0,08 0,2 0,29 0,32 0,17 0,10 0,10 MnO, г/л 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Cr2O3, г/л 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 pH 1,5 N/A 9,3 9,7 10,3 10,7 10,9 У таблиці 2 співвідношення VР/VС представляє собою відношення об'єму десорбуючого розчину до фіксованого об'єму смоли, що міститься в бюретці. Це випробування встановило, що скандій був ефективно і повністю відновлений, коли відношення VР/VС знаходилось в діапазоні 3-3,5. Як показано на фіг. 4, концентрація скандію у збагаченому вхідному потоці складало 25-39 мг/л. Склад збагаченого вхідного потоку, наведеного у таблиці 2 вище, був вільний від Fe, Cr і Mn, і тільки 10 мг/л Al. Концентрація ванадію у вхідному потоці склала 0,3 г/л і зазвичай не повідомляють про присутність скандію при додатковому очищенні. Концентрація титану у вхідному потоці склала 5 г/л. Вважається, що титан необхідно буде осаджувати перед осадженням або очищенням скандію з вхідного потоку. Четверте випробування Метою четвертого випробування було встановити, що варіант здійснення даного винаходу справді забезпечує поліпшення. Зокрема, четверте випробування включає в себе контактування амінофосфорної смоли із вхідним потоком, збідненим на титан. Слід мати на увазі, що залежно від джерела живлення, вхідний потік може бути бідним на титан без проведення попереднього кроку відновлення 10 UA 115459 C2 5 10 15 титану так, як описано вище відносно другого випробування. В даному випадку, вхідний потік був попередньо оброблений, як описано вище під заголовком другого випробування. Але, перед обробкою навантаженої смоли десорбуючим розчином, навантажену смолу промивали спочатку водою, а потім обробляли нейтралізуючим розчином, що містив 150 г/л Na2CO3. Обробка проводилась доки нейтралізуючий розчин в контакті з навантаженою смолою мав кінцеве значення рН 7,5. Нейтралізуючий розчин в контакті з навантаженою смолою проаналізували і підтвердили, що вміст скандію був 0 мг/л. Четверте випробування після стадії нейтралізації включало в себе десорбцію навантаженої нейтралізованої смоли десорбуючим потоком, що містив 150 г/л розчину карбонату натрію. Десорбуючий розчин додавали у верхню частину колони, що містить навантажену нейтралізовану смолу, а вхідний потік, багатий на скандій, збирали на дні зі швидкістю 150 мл / год. (0,5 VР/VС / год.). Десорбуючий розчин транспортувався через шар смоли в колонні, поки концентрація скандію в десорбуючому розчині була менше, ніж 5 мг / л. Композиційний аналіз кінцевого потоку є наступним. Таблиця 3 Σ VР/VС 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 20 25 30 Σ вхідний потік, мл 125 250 375 500 625 750 100 1250 1500 pH 8,9 9,2 9,4 9,7 10,1 10,4 10,6 10,8 10,8 Sc, часток на моль 0 9 39 64 37 19 11 6 4 Na, г/л CO3, г/л 7,9 22 41 52 58 60 59 60 61 11 27 55 69 79 81 82 83 84 Наватаж. ємність для Sc в Зразку, мг/л Смоли 0 4,5 19,75 32 18,5 9,5 11,0 6,0 4,0 Всього: 105,25 Результати четвертого випробування на фіг. 5 показують, що десорбція скандію із навантаженої збагаченої смоли була краще, ніж в обох як першого, так і третього випробуваннях. Зокрема, нейтралізація навантаженої смоли перед обробкою десорбуючим розчином дає змогу одержати потік продукту з більш високим вмістом скандію. Зокрема, вхідний потік в четвертому випробуванні мав вміст скандію від 40-64 мг / л, в порівнянні з вхідним потоком в третьому випробуванні, в якому вміст скандію був від 30 до 40 мг / л. Більше того, четверте випробування встановило, що відношення об'єму десорбуючого розчину до об'єму навантаженої смоли знаходиться в діапазоні від 1,5-2,0 до 1,0. Таким чином, на додаток до потоку продукту, що має більш високу концентрацію скандію, об'єм десорбуючого розчину був менше в четвертому випробуванні, що впливає на зниження витрат на капітальне обладнання, дозволяючи використовувати менші елементи обладнання. Якщо в контексті потрібно вживати інші терміни, термін "вміщати" і варіанти цього терміну, такі як "містить", "включає в себе" і "що об'єднує", не виключають вживання інших добавок, компонентів, цілих чисел або кроків. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 1. Спосіб відновлення скандію з вхідного потоку за допомогою іонообмінної смоли, який полягає в: а) уведенні вхідного потоку в контакт з іонообмінною смолою для сортування скандію або іонів, що містять скандій, з вхідного потоку на іонообмінну смолу в кислотних умовах з утворенням навантаженої смоли; б) обробці навантаженої смоли нейтралізуючим розчином для депротонування навантаженої смоли, причому нейтралізуючий розчин після депротонування навантаженої смоли є бідним на скандій та іони, що містять скандій; та в) обробці навантаженої смоли видаляючим розчином для десорбції скандію або іонів, що містять скандій, із смоли і утворення потоку продукту, багатого на скандій або іони, що містять скандій, та пустої смоли. 11 UA 115459 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2. Спосіб за п. 1, в якому іонообмінна смола, що сорбує скандій в операції а), є амфотерною смолою. 3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому іонообмінна смола, що сорбує скандій в операції а), є амінофосфорною смолою. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому вхідний потік є кислим розчином, суспензією хвостів збагачення урану, червоним шламом або надлишковим мулом, або їх комбінацією. 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому рН вхідного потоку, що контактує з іонообмінною смолою згідно з операцією а), має значення менше за 7,0, а переважно в діапазоні від 0,0 до 5,0. 6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому нейтралізуючий розчин, що контактує зі смолою, щонайменше частково, та в ідеальному випадку повністю або майже повністю, відокремлюють від смоли перед десорбцією скандію з навантаженої смоли з допомогою десорбуючого розчину в операції в). 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому операція б) включає обробку навантаженої смоли нейтралізуючим розчином, так що нейтралізуючий розчин в контакті з навантаженою смолою має кінцеву рН від 6 до 10. 8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому операція б) включає обробку навантаженої смоли нейтралізуючим розчином, так що нейтралізуючий розчин в контакті з навантаженою смоли має кінцеву рН від 7,5 до 8,5 в кінці операції б). 9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому нейтралізуючий розчин містить лужний розчин, який депротонує смолу, навантажену скандієм. 10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому десорбуючий розчин є відмінним від нейтралізуючого розчину. 11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому десорбуючий розчин включає реагент, що містить сіль карбонату, сіль бікарбонату, сіль сульфату, сірчану сіль, нітратну сіль, нітратну кислоту, флуоридну сіль або флуоридну кислоту, або їх комбінацію. 12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому десорбуючий розчин включає карбонат натрію як активну речовину. 13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому вхідний потік має вміст титану, менший за 1 г/л. 14. Спосіб за будь-яким з пп. 1-12, в якому, якщо вхідний потік містить титан або сполуки, що містять титан, передбачено попередню операцію відновлення титану або сполук, що містять титан, з вхідного потоку перед відновленням скандію згідно з операціями від а) до в). 15. Спосіб за п. 14, в якому відновлення титану або сполук, що містять титан, включає уведення в контакт вхідного потоку зі слабоосновною аніонообмінною смолою і десорбцію титану із смоли із застосуванням розчину соляної кислоти. 16. Спосіб за п. 14, в якому слабоосновна аніонообмінна смола має поліамінні функціональні групи. 17. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який включає додавання до потоку продукту осаджувач, який утворює із скандієм комплекс для зменшення його розчинності. 18. Спосіб за п. 17, в якому осаджувач містить сіль гідроксиду та передбачено кислотне вилуговування отриманого гідроксиду скандію для утворення його концентрованого розчину. 19. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому операція в) включає промивання збідненої смоли водою і регенерацію смоли аніоном з повторним застосуванням регенерованої смоли в операції а). 20. Спосіб відновлення скандію з вхідного потоку із застосуванням іонообмінної смоли, який полягає в: а) сорбції скандію або іонів, що містять скандій, з вхідного потоку на іонообмінній смолі в кислих умовах з утворенням навантаженої смоли; б) депротонуванні навантаженої смоли шляхом уведення навантаженої смоли у контакт з нейтралізуючим розчином, який після депротонування навантаженої смоли стає збідненим на скандій; та в) десорбції скандію або іонів, що містять скандій, з іонообмінної смоли в нейтральних або лужних умовах з утворенням потоку продукту, багатого на скандій або іони, що містять скандій. 12 UA 115459 C2 13 UA 115459 C2 14 UA 115459 C2 15 UA 115459 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 16
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюA process, method and plant for recovering scandium
Автори англійськоюVoigt, Peter, Zontov, Nikolai, Carr, John
Автори російськоюВойгт Питер, Зонтов Николай, Карр Джон
МПК / Мітки
МПК: B01J 45/00, C01F 17/00, C22B 3/42, C22B 59/00, B01J 49/10, B01J 47/10
Мітки: метод, установка, спосіб, скандію, відновлення
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/18-115459-sposib-metod-ta-ustanovka-dlya-vidnovlennya-skandiyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб, метод та установка для відновлення скандію</a>
Попередній патент: Млинчики-напівфабрикат (оболонка)
Наступний патент: Рецептура толтразурилу з комплексом заліза і поверхнево-активною речовиною(ми)
Випадковий патент: Верстат для оброблення кінців гумовотканинних конвеєрних стрічок