矿冶工程杂志

Al₂O₃	Fe₂O₃	SiO₂	CaO	Na₂O	Sc₂O₃	TiO₂
22.90	16.52	12.88	15.41	6.73	0.009 8	7.68

Al₂O₃	Fe₂O₃	SiO₂	CaO	Na₂O	Sc₂O₃	TiO₂
22.90	16.52	12.88	15.41	6.73	0.009 8	7.68

贵州某地赤泥中钪的回收试验研究

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黄苑龄 ¹^,²^,³^,⁴ , 邓强 ¹^,²^,³^,⁴

矿冶工程杂志 | 冶金 2025,45(4): 126-129

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矿冶工程杂志 | 冶金 2025, 45(4): 126-129

贵州某地赤泥中钪的回收试验研究

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黄苑龄¹^,²^,³^,⁴, 邓强¹^,²^,³^,⁴

作者信息

^1.贵州省战略矿产智慧勘查重点实验室，贵州　贵阳　550003

^2.贵州省地质矿产中心实验室，贵州　贵阳　550003

^3.贵州省贵金属矿产资源综合利用工程技术研究中心，贵州　贵阳　550003

^4.自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心，贵州　贵阳　550003

黄苑龄（1988—），女，江西都昌人，硕士，高级工程师，主要研究方向为矿物资源利用。E-mail：244539343@qq.com

Experimental Study on Recovery of Scandium from Red Mud in Guizhou

Yuanling HUANG¹^,²^,³^,⁴, Qiang DENG¹^,²^,³^,⁴

Affiliations

^1.Guizhou Key Laboratory of Intelligent Exploration of Strategic Minerals, Guiyang 550003, Guizhou, China

^2.Guizhou General Laboratory of Geology and Mineral Resources, Guiyang 550003, Guizhou, China

^3.Guizhou Engineering Research Center for Comprehensive Utilization of Precious Metals and Mineral Resources, Guiyang 550003, Guizhou, China

^4.Engineering Technology Innovation Center of Mineral Resources Exploration in Bedrock Zones, Ministry of Natural Resources, Guiyang 550003, Guizhou, China

出版时间: 2025-08-01 doi: 10.3969/j.issn.0253-6099.2025.04.023

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摘要

收起

以贵州某地赤泥为原料，采用低温酸化焙烧-水浸法，考察了焙烧硫酸用量、焙烧温度、焙烧时间、浸出液固比（质量比）、浸出温度、浸出时间等因素对钪浸出率的影响。结果表明：在硫酸与原矿质量比1∶1、焙烧温度200 ℃、焙烧时间4 h、浸出液固比6∶1、浸出温度80 ℃、浸出时间4 h条件下，钪浸出率达到89.10%。

关键词

钪 / 赤泥 / 酸化焙烧 / 回收利用 / 水浸

Abstract

收起

With the red mud from Guizhou as raw material, an experiment was carried out by adopting a process of low-temperature acidification roasting followed by water leaching to recover scandium, and effects of factors, including sulfuric acid dosage, temperature and time for roasting process, liquid-solid ratio of leaching solution, leaching temperature and time, on scandium leaching rate were investigated. It is shown that after 4 h-roasting at 200 ℃ with sulfuric acid and raw ore in a mass ratio of 1∶1, and then 4 h-leaching at 80 ℃ with leaching solution and solid in a mass ratio of 6∶1, the leaching rate of scandium can be finally up to 89.10%.

Key words

scandium / red mud / acidification roasting / recycle / water leaching

引用本文

黄苑龄, 邓强. 贵州某地赤泥中钪的回收试验研究. 矿冶工程杂志, 2025 , 45 (4) : 126 -129 . DOI: 10.3969/j.issn.0253-6099.2025.04.023

Yuanling HUANG, Qiang DENG. Experimental Study on Recovery of Scandium from Red Mud in Guizhou[J]. Mining and Metallurgical Engineering, 2025 , 45 (4) : 126 -129 . DOI: 10.3969/j.issn.0253-6099.2025.04.023

正文

收起

钪是一种地球上分布极为分散的稀土元素，钪化合物及金属钪具有优异的化学性能和机械性能，广泛应用于核能、陶瓷材料、电池、农业等领域^[1-2]。钪钇石是主要的含钪矿物，地球上极稀少。铝土矿中常伴生钪，且在铝土矿生产氧化铝的过程中富集于赤泥中^[3-4]。大部分赤泥通过堆存处理，不仅占用了土地资源，还污染土壤、水和空气，造成严重的环境污染。赤泥中含有大量有价金属，如果能对赤泥进行有效回收利用，不仅能缓解赤泥堆放带来的环境问题，而且可以实现废弃资源充分开发利用，所以从赤泥中有效回收钪具有十分重要的意义^[5]。

综合前人研究，火法工艺处理赤泥相对成熟。火法工艺通过添加还原剂、添加剂，对赤泥进行还原焙烧，焙烧温度1 000～1 400 ℃，能耗大^[6]。湿法冶金工艺多以盐酸、硫酸、磷酸等常规酸直接浸出，但酸耗量较高，有价元素回收率不高，无法保证经济效益^[7-10]。铝土矿为贵州省优势矿产，研发赤泥综合利用技术及减排技术，降低工艺能耗及经济成本，对落实贵州省“富矿精开”战略部署、实现特色资源优势转化为经济优势具有重要意义^[11-12]。本文以贵州某地赤泥为原料，采用低温酸化焙烧-水浸的方法，开展回收钪的试验研究，在低能耗、低酸耗的同时保证钪浸出率，可为该地赤泥中钪的提取提供依据。

1　试验部分

收起

1.1　试验原料

试验所用原料为贵州某氧化铝厂赤泥，其主要化学成分如表1所示。

该地赤泥主要化学成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂、CaO、TiO₂，主要矿物为赤铁矿、铝硅酸盐矿物等，其中有价元素钪主要以类质同象形式存在。

1.2　试验原理

硫酸具有强酸性和强氧化性，不同种类硫酸盐分解温度不一样，相应的稳定性也不同。一般来说，温度越高，硫酸盐越不稳定，容易分解为氧化物。利用不同种类硫酸盐稳定性的差异，通过控制焙烧温度，使需要提取的有价金属转变成可溶性的硫酸盐后，采取水浸的方式，将金属硫酸盐直接溶解于溶液中，达到回收的目的。

1.3　试剂与仪器

试验中使用的硫酸为分析纯试剂。试验仪器包括电子天平、高温箱式电阻炉、智能磁力搅拌器、循环水式真空泵、电热鼓风干燥箱、三头研磨机等。

1.4　试验方法

将赤泥放入鼓风干燥箱中干燥；干燥后取出冷却，进行研磨。使用电子天平称取50.0 g研磨好的赤泥试样，放入聚四氟乙烯罐中，往罐中缓慢加入98%浓硫酸，同时进行搅拌，将浓硫酸与赤泥混合均匀后放入马弗炉内焙烧，焙烧结束后自然冷却，焙砂用自来水恒温浸出。浸出结束后，用真空过滤机过滤、洗涤。固体渣在鼓风干燥箱中干燥后，称重并检测钪含量，数据处理后计算钪浸出率。

2　试验结果与讨论

收起

2.1　焙烧硫酸用量对钪浸出率的影响

利用硫酸的强酸性和强氧化性，破坏原矿中类质同象的目的金属矿物晶格，使金属离子与硫酸根离子结合，形成可溶于水的硫酸盐。焙烧温度180 ℃、焙烧时间3 h、浸出温度40 ℃、浸出时间1 h、液固比（质量比，下同）10∶1，硫酸用量对钪浸出率的影响见图1。由图1可知，钪浸出率随着硫酸用量增加明显升高。这是因为随着硫酸用量增加，赤泥中大部分氧化物都转化为硫酸盐，同时赤泥中某些元素会与硫酸优先反应，有些元素不受添加量的影响，随着硫酸用量增加，反应进一步充分、完全。综合考虑，适宜的硫酸用量为硫酸与原矿质量比1∶1。

2.2　焙烧温度对钪浸出率的影响

硫酸与原矿质量比1∶1，其他条件不变，考察了焙烧温度对钪浸出率的影响，结果见图2。由图2可知，钪浸出率在焙烧温度200 ℃时达到峰值，随后略有回落。这是由于焙烧温度升高，分子热运动加快，反应速率增大。随着焙烧温度升高，140～200 ℃范围内钪浸出率明显升高，说明在此温度范围内大部分氧化物都已经转化为各自的硫酸盐，依据不同硫酸盐的溶解度差异进入溶液中。综合考虑，适宜的焙烧温度为200 ℃。

2.3　焙烧时间对钪浸出率的影响

焙烧温度200 ℃，其他条件不变，考察了焙烧时间对钪浸出率的影响，结果见图3。由图3可知，焙烧时间从2 h增加到4 h，浸出率明显升高；焙烧时间从4 h增加到6 h，钪浸出率稍有下降；焙烧时间8 h时，钪浸出率明显下降。说明在焙烧4 h内，氧化物转化为硫酸盐的反应在逐步发生，浸出率升高；随着焙烧时间继续增加，生成的新物质包裹了部分钪离子，导致钪浸出率降低。综合考虑，焙烧时间4 h为宜。

2.4　浸出液固比对钪浸出率的影响

焙烧时间4 h，其他条件不变，考察了浸出液固比对钪浸出率的影响，结果见图4。由图4可知，随着浸出液固比增加，钪浸出率先快速增加后趋于稳定。这是由于赤泥中硅酸盐矿物较多，且粒度极细，在液固比较低时出现搅拌凝固的情况，反应中生成的硅酸物形成凝胶状，使得浸出渣呈果冻状，固液分离不佳，提高液固比可以降低矿浆浓度，促进离子进入溶液，使得反应更充分，浸出率增大。综合考虑，浸出液固比6∶1为宜。

2.5　浸出温度对钪浸出率的影响

浸出液固比6∶1，其他条件不变，考察了浸出温度对钪浸出率的影响，结果见图5。由图5可知，随着浸出温度升高，钪浸出率先大幅增加后缓慢增加再趋于稳定。这是由于浸出温度升高，加速了表面化学反应和溶液内粒子的运动速率，同时温度升高会使反应流动阻力减小，钪浸出率增大。但试验操作中，浸出温度100 ℃时溶液沸腾剧烈，导致试验操作困难且浸出率无法继续升高。综合考虑，浸出温度80 ℃为宜。

2.6　浸出时间对浸出率的影响

浸出温度80 ℃，其他条件不变，考察了浸出时间对赤泥中钪浸出率的影响，结果见图6。由图6可知，随着浸出时间增加，钪浸出率先明显增加后趋于稳定。浸出时间越长，钪浸出反应越充分，但原样品赤泥中硅酸盐矿物含量较高，浸出后进入液体，长时间浸出容易形成胶体，导致部分钪离子被胶体吸附，使得浸出率难以继续提升。综合考虑，浸出时间4 h为宜。

2.7　综合试验

单因素条件试验得到适宜的试验条件为：硫酸与原矿质量比1∶1，焙烧温度200 ℃，焙烧时间4 h，浸出液固比6∶1，浸出温度80 ℃，浸出时间4 h。在该条件下，进行了3组平行试验，钪浸出率分别为89.22%、89.07%、89.01%，平均浸出率为89.10%，试验可重复性好。

3　结论

收起

通过低温酸化焙烧-水浸法回收贵州某地赤泥中有价元素钪，详细考察了焙烧硫酸用量、焙烧温度、焙烧时间、浸出液固比、浸出温度、浸出时间等影响因素对钪浸出率的影响，确定适宜的试验条件为：硫酸与原矿质量比1∶1，焙烧温度200 ℃，焙烧时间4 h，浸出液固比6∶1，浸出温度80 ℃，浸出时间4 h。该条件下获得了钪浸出率89.10%的良好指标。

基金

收起

黔科合支撑([2023]一般174)
黔科合基础(MS〔2025〕014)
黔科合人才(CXTD〔2025〕016)

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

排序方式：

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2025年第45卷第4期

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doi: 10.3969/j.issn.0253-6099.2025.04.023

接收时间：2025-02-07
首发时间：2026-03-05
出版时间：2025-08-01

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收稿日期：2025-02-07

基金

黔科合支撑([2023]一般174)

黔科合基础(MS〔2025〕014)

黔科合人才(CXTD〔2025〕016)

作者信息

^1.贵州省战略矿产智慧勘查重点实验室，贵州　贵阳　550003

^2.贵州省地质矿产中心实验室，贵州　贵阳　550003

^3.贵州省贵金属矿产资源综合利用工程技术研究中心，贵州　贵阳　550003

^4.自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心，贵州　贵阳　550003

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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