钒钛磁铁矿共(伴)生SM元素的提取(钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池)讲义.doc

钒钛磁铁矿共（伴）生SM元素的提取 原创 邹建新 教授等 1 钒钛磁铁矿中共（伴）生SM元素的状况 典型钒钛磁铁矿中共生有铁、钒、钛三种主要有益元素，同时还伴生有钴、镍、铬、锰、铜、硫、镓、钪、稀土及铂族元素，主要富集在钛磁铁矿、钛铁矿和硫化物矿物之中。矿石经过机械破碎、球磨可以达到以上三种有益矿物和脉石矿物的单体解离，再通过磁选、重选、浮选、电选等选矿工艺就可以将有用矿物分离出来，生产出钒铁精矿、钛精矿和硫钴精矿等三个矿产品。 钒铁精矿：以含铁钒为主，还含有铬、钛、镓、锰、铜、钴、镍等有益元素，是综合回收以上元素的原料，炼钢时采用转炉法提取钒渣，其它有益元素冶炼中部分进入铁水，成为半钢，为改善提高生铁和钢材的性能起了积极作用。 钛精矿：以含钛为主，兼含有铁锰、钪等有益元素。钛精矿是生产钛白粉、高钛渣的原料，同时可以综合回收铁，制取铁红、铁粉。钪是一种高度分散元素，在选冶过程中主要向钛精矿中富集。分析表明，原矿中含钪25.4～28.3克/吨，钛铁矿中为101克/吨，钛磁铁矿中25克/吨，而高炉冶炼高钛渣的烟尘中富集到132克/吨。 硫钴精矿：以含铁、钴、镍、硫、铜等元素为主，其它元素都有分布，硫化物矿物也是硒、碲、铂族元素的载体矿物，是综合回收钴、镍、铜、硫、铁、硒、碲、铂族元素等的重要原料。 钒钛磁铁矿是世界少有的多金属共生矿，、 2 钒钛磁铁矿中主要伴生SM元素用途 随着人们对SM的认识和研究的逐步深化，特别是近十年来SM的应用在各个领域崭露头角。单独使用SM的情况较少，往往掺杂于其它有色金属制备出一系列化合物或合金，如半导体材料，电子光学材料，新型节能材料，特殊合金及有机金属化合物等，是支撑当代电子计算机，通讯，宇航，能源，医药卫生及军工等高新技术的重要基础材料之一。其应用广泛，性能独特，有些SM材料是无可替代的。 镓（Ga）主要用于手机电子器械，新型固体发光源（以氧化镓为代表的半导体照明光源节电80％），镓基太阳能电池，设计寿命可长达15年。 钪（Sc）是一种比黄金还昂贵的金属。主要用于大型光源和太阳能电池，钪是一种重要的掺杂元素（或称为变性材料），许多材料因为掺杂而获得异外的性能，如在铝中掺杂千分之几的钪，则可使铝的强度，焊接性和抗腐能力有极其明显的提高。 镉（Cd）主要用于高端轴承，体积小客量大的镉电池。镓（80％）-铟（15％）-镉（5％）合金可作原子反应堆中的控制棒。 铟（In）广泛用于电子及能源工业。铟锡氧化物ITO是当今铟的最主要用途，用量占世界产量的70％以上，将ITO作为靶材蒸镀到玻璃上形成ITO薄膜，广泛用于液晶硅示（LCD），电子发光显示（ELD）、电子彩色显示（ECD）等平面显示器件上。In-Ag-Cd（铟-银-镉），ln-Bi-Cd(铟-铋-镉)合金可用作原子反应堆中吸收中子的控制棒。 锗(Ge)是著名的半导体材料，目前其主要用途已转至红外，光纤、超导与化工催化剂等方面。掺锗石英光纤具有传输容量大，光损小，色散低，传输距离长，保密性好，不受高压电磁场腐蚀等恶劣环境干扰，可大大节约中继站数目，是唯一应用于工程化的光纤，也是锗的主要用途之一， 3 SM元素在生产流程中走向 经研究调查，查明了镓、钪及其它元素在生产流程中走向（见表6.1），清楚表明它们在各工序中的分配关系，这对如何利用SM有重要参考作用。 表6.1 部分SM元素走向 工序 镓% 钪% 工序 镓% 钪% 原矿 0.0019 0.00023 瓦斯灰 0.0022 0.00089 铁精矿 0.0038 0.00014 瓦斯泥 0.0033 0.00058 尾矿 0.0011 0.00032 钢水 0.0062 0.00010 钛精矿 0.0010 0.00047 钢渣 0.0051 0.00015 烧结矿 0.0038 0.0012 转炉泥 0.020 0.00015 铁水 0.0088 0.0010 转炉烟尘 0.020 0.00015 炼钢转炉烟尘灰中铟的含量达到0.003％～0.01％，转炉钢渣中铟含量分别为0.005l％和0.0001％。钪易进入钛精矿，在用钛精矿制取高品位钛渣时，渣中的Sc203在高温氯化时变成ScCl3并富集到氯化烟灰中，其ScCl3含量高达0.03％～0.12％，易于提取，是提钪重要原料之一。另外镓在提钒废渣中的品位可达0.012％～0.014%。硫酸分解钛精矿制取钛白时，钛精矿中80％～87％的钪转入二氧化钛的水解母液中，氧化钪含量高达O.05g／l，这通常是我国提钪的最主要途径。 4 镓的提取 4.1提镓原料 当前生产镓的原料主要为生产Al2O3的循环母液与Pb-Zn生产过程的废渣和烟尘。煤中通常含镓约0.0001%～0.0045%。煤在焦化