תהליך ייצור סקנדיום אוקסיד

תהליך ייצור תחמוצת סקנדיום
הנוסחה הכימית של תחמוצת סקנדיום היא Sc2O3. אופי: מוצק לבן. יש לו מבנה מעוקב של sesquioxide של אדמה נדירה. צפיפות 3.864. נקודת התכה 2403 מעלות ± 20 מעלות. לא מסיס במים, מסיס בחומצה חמה. הוא מוכן על ידי פירוק תרמי של מלח סקנדיום. זה יכול לשמש כחומר אידוי לציפוי מוליכים למחצה. צור לייזרים במצב מוצק באורך גל משתנה, רובי אלקטרונים בטלוויזיה בחדות גבוהה, מנורות הליד מתכת וכו'.
סקנדיום אוקסיד (Sc2O3) הוא אחד המוצרים החשובים ביותר במוצרי סקנדיום. תכונותיו הפיזיקליות והכימיות דומות לאלו של תחמוצות אדמה נדירות (כגון La2O3, Y2O3 ו-Lu2O3), ולכן שיטות הייצור המשמשות בייצור דומות מאוד. Sc2O3 יכול לייצר מתכת סקנדיום (Sc), מוצרים של מלחים שונים (ScCl3, ScF3, ScI3, Sc2 (C2O4) 3 וכו') וסגסוגות סקנדיום שונות (סדרת Al-Sc, Al-Zr-Sc). למוצרי סקנדיום אלה יש ערך טכני מעשי ותוצאות כלכליות טובות. בשל כמה מאפיינים של Sc2O3, נעשה בו שימוש נרחב בסגסוגות אלומיניום, מקורות אור חשמליים, לייזרים, זרזים, מפעילים, קרמיקה ותעופה וחלל, וסיכויי הפיתוח שלו רחבים מאוד.
בשנות ה-70 החלה סין לפתח מוצרי Sc2O3, ומוצרי קילוגרם נכנסו לשוק. בשנות ה-80, ייצור Sc2O3 בסין הגיע לשיא, כאשר התפוקה הגיעה ליותר מ-100 ק"ג, מיוצאת בעיקר ליפן ולארה"ב. מאז שנות ה-90, רוסיה ייצרה מספר רב של מוצרי Sc2O3 וזרקה אותם לשוק הבינלאומי במחיר נמוך, מה שהשפיע קשות על הייצור של תחמוצת סקנדיום בסין, מה שהפך את הייצור של Sc2O3 לנקודת שפל וייצור רב. הקווים נפלו, מה שהופך את הקיבולת והתפוקה של סין במצב מתכווץ. עם זאת, בשנים האחרונות, פיתוח של סגסוגת Sc-Al וחומרי מקור אור חשמלי בסין קידם את הפיתוח של ייצור תעשייתי Sc2O3. סין עשירה במשאבי סקנדיום. מדווחים שהעתודות התעשייתיות של סקנדיום בעולם הן כ-2 מיליון טון כיום, ויש כ-600000-650000 טון בסין, המהווים כ-30 אחוז מסך התוכן בעולם. לאחר שנים של מחקר וייצור, טכנולוגיית הייצור והציוד להפקת Sc2O3 מחומרי גלם המכילים סקנדיום כוללים את השיטות הבאות:
① שיטת חילוץ. זה נמצא בשימוש נרחב בייצור ויש לו את המאפיינים של תפוקה גדולה, איכות טובה, שיעור התאוששות גבוה, עלות נמוכה ופעולה רציפה בייצור.
② שיטת החלפת יונים. זה משמש לעתים קרובות גם בייצור. יש לו את המאפיינים של תשואה נמוכה, טוהר גבוה, תשואה נמוכה, עלות גבוהה ומחזור ייצור ארוך.
③ כרומטוגרפיה שרף מיצוי. יש לו את המאפיינים של מחזור ייצור קצר, טוהר גבוה, תשואה גבוהה ועלות נמוכה.
④ שיטת מיצוי קרום נוזלי. זוהי טכנולוגיית הפרדה חדשה המשלבת הפרדת ממברנות ומיצוי נוזל-נוזל. אבל אין שיטות ייצור כרגע. יש אנשים שהשתמשו בקרום נוזלי תחליב כדי להעשיר את Sc מ-60mg/L ל-1400mg/L לאחר מיצוי ראשוני. מנקודת המבט של מיצוי Sc2O3 בסין במשך שנים רבות, שני התהליכים הראשונים כמעט אומצו
טכנולוגיה (שאיבה והחלפת יונים). [2]
שיטת מיצוי
(1) תהליך הפקת תחמוצת סקנדיום מתרכיז סקנדיום בשיטת מיצוי: תרכיז הסקנדיום מומס עם חומצה הידרוכלורית לקבלת תמיסת ScCl3, ולאחר מכן מטהרים את הזיהומים כגון טיטניום וברזל. נוזל מטוהר משמש כחומר גלם. 50 אחוז TBP ונפט שימשו כחומר מיצוי. תמיסת החומר והחומר המוכן מוכנסים למיכל החילוץ כדי לחלץ סקנדיום. לאחר שטיפת חומצה וזיקוק מים למיצוי סקנדיום, מתקבלת התמיסה המכילה סקנדיום (תמיסת ScCl3) הטהורה ולאחר מכן משקעים בחומצה אוקסלית. לאחר הייבוש והשריפה מתקבל המוצר הטהור Sc2O3. התהליך העיקרי הוא: רכז סקנדיום - פירוק חומצה - טיהור - מיצוי TBP של סקנדיום - שטיפת חומצה - הפשטת סקנדיום - משקעים של חומצה אוקסלית - ייבוש - שריפה - אריזה - אחסנה (מוצרי Sc2O3 טהורים).
ציוד עיקרי: מיכל המסת חומצה, מיכל מיצוי, מיכל שיקוע, תנור שריפה, מכונת אריזה וכו'.
שיטת החלפת יונים
תהליך טכנולוגי: סיגים פסולת טונגסטן (המכילים Sc2O378g/t~377g/t) משמש כחומר גלם. הוא מומס בחומצה הידרוכלורית ומסנן, ונוזל ההזנה מטוהר לקבלת תמיסה נקייה של ScCl3, המשמשת כנוזל הזנה להחלפת יונים לאחר ערבוב. הכן את עמודת הספיחה ועמודת ההפרדה לשימוש. נוזל ההזנה (נוזל ScCl3) זורם אל עמודת הספיחה מהקצה העליון של העמוד ומגיע לשימוש Sc3 פלוס רוויה. לאחר חיבור עמודת הספיחה עם עמודת ההפרדה, יזרום ההפלטה לתוך עמודת ההפרדה ודרכה מהחלק העליון של עמוד הספיחה. לאחר שעמודת ההפרדה האחרונה זורמת ביציבות מתמיסת ScCl3, ניתן לקבל את תמיסת ScCl3 (תמיסת ScCl3 טהורה) ברציפות לתוך מיכל האיסוף, ולאחר מכן מתאימים את החומציות, ולאחר מכן משתמשים בחומצה האוקסלית למשקעים, סינון, ייבוש וצריבה ליצירת מוצר Sc2O3 טהור. התהליך העיקרי הוא כדלקמן: שאריות פסולת טונגסטן - פירוק חומצה - טיהור - עמוד ספיחה - שטיפה - קבלת תמיסת ScCl3 - התאמת חומצה - שיקוע סקנדיום - ייבוש - שריפה - אריזה - אחסנה (מוצר Sc2O3 טהור).
ציוד עיקרי: מיכל המסת חומצה, עמודת ספיחה, עמודת הפרדה, מיכל שיקוע, תנור שריפה, מכונת אריזה וכו'.
מיצוי שרף כרומטוגרפיה
תהליך טכנולוגי: ממיסים את העשן הכלור והאבק עם HCl, ולאחר מכן טהר אותו כדי להפוך את ScCl3 לנוזל הזנה. סקנדיום מופק במיכל המיצוי עם 50 אחוז חומר מיצוי TBP-קרוזין, זיהומים מוחמצים, וסקנדיום מופק בחזרה לקבלת תמיסת Sc-Cl3 טהורה, לאחר מכן משקע Sc עם H2C2O4, ו- Sc2O3 טהור מתקבל על ידי שריפה. התהליך העיקרי הוא כדלקמן: אדי חמצון - פירוק חומצה הידרוכלורית - טיהור - תמיסת ScCl3 נטו - מיצוי - שטיפת חומצה - הפשטה - משקעים - שריפה - אריזה - אחסנה (מוצר Sc2O3 טהור).
מיצוי קרום נוזלי
קח פסולת לבן טיטניום (המכיל Sc2O325g/m3) כחומר גלם. במערכת המדיום של חומצה גופרתית המשתמשת בנפט P204 כחומר המיצוי, מופק סקנדיום מנוזל ההזנה במיכל המיצוי. לאחר הסרת הזיהומים על ידי שטיפת חומצה עם H2SO4 ו-H2O2, הסקנדיום מוחל בחזרה עם תמיסת NaOH ליצירת תרכיז Sc (OH) 3. ה-Sc (OH) 3 מומס בחומצה הידרוכלורית ליצירת תמיסת ScCl3. החומצה האוקסלית מזרזת סקנדיום (פעמיים) ושורפת אותו. החבילה היא מוצר Sc2O3 טהור. התהליך העיקרי הוא: טיטניום דו חמצני פסולת ליקר - הכנה - מיצוי - כבישה - הפשטה - sc (OH) 3 מוצר - פירוק - משקעים - שריפה - אריזה - אחסנה (מוצר Sc2O3 טהור).