【正文】 比、協(xié)同萃取劑的種類和添加量，并分析這些元素對鈧萃取過程的影響，找到最佳的工藝條件。對鈧的開發(fā)和研究不僅能夠豐富我國的鈧資源，也對我國高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。 本文研究意義與內(nèi)容 由于鈧特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，對鈧的研究和開發(fā)必將帶來革命性的意義，只要能好好研究鈧，能找到好的提取鈧的方法，必能對我國的經(jīng)濟(jì)及國防起到無與倫比的作用。 2. 粉煤灰在建筑材料中的 應(yīng)用 粉煤灰可以用作水泥、混凝土、砂漿的摻合料，并且是水泥和混凝土的組成成分，粉煤灰可以作為原料替代黏土來生產(chǎn)水泥熟料的原料、制造燒結(jié)磚、泡沫混凝土、蒸壓加氣混凝土、燒結(jié)或非燒結(jié)陶粒、空心砌磚，可以應(yīng)用到道路鋪設(shè)等建筑材料中，這種做法既節(jié)省資源又可以變廢為寶，同時也減少了粉煤灰對環(huán)境的污染。近年來，全球都在關(guān)注水污染的問題，廢水的凈化已成為焦點。雖然粉煤灰對環(huán)境造成的危害不可小覷，但粉煤灰卻有著不可估量的利用價值。因此，人類對粉煤灰的研究又增進(jìn)了一步 [89]。 第 1 章 緒論 5 上個世紀(jì) 20年代，從人類開始利用煤粉開始，就有人開展了對粉煤灰的研究。 表 粉煤灰的化學(xué)成分及其含量 SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SO2 K2O+Na2O 4065 540 210 310 粉煤灰是由很多具有不同形態(tài)和結(jié)構(gòu)的微粒組成的，具有較大的比表面積和表面能，且具有內(nèi)表面積大的多孔結(jié)構(gòu)，吸附能力較強，存在著鋁和硅等活性特點，通常情況下呈酸性。相反的，如果不回收利用的話，不僅給自然環(huán)境帶來極大影響，更會對我國相對緊缺的耕地資源造成損害。 粉煤灰的組成及應(yīng)用 粉煤灰中含有很多元素，在我國粉煤灰的化學(xué)成分基本相同 ]3[ （見表 ），包括常量元素 Si、 Fe、 Ca、 Al、 Mg、 K、 Na、 S，還有微量元素和重金屬元素，如 Ba、 As、 Se、 Co、 Ga、 Cu、 Hf、 Ge、 Nb、 Mo、 Pb、Ni、 Th、 Rb 等。 在我國火力 發(fā)電的主體地位將在很長一段實踐內(nèi)無法發(fā)生改變，所以粉煤灰的量也將只增不減。m 的含有害元素的顆粒可以附著在人體的鼻咽區(qū) , 而小于 2 181。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在我國許多城市中 , 懸浮顆粒物的產(chǎn)生主要是因為燃煤所產(chǎn)生的飛灰。粉煤灰對環(huán)境的的危害有很多，一方面表現(xiàn)在粉煤灰中的大量重金屬元素會對土壤造成極大傷害，另一方面表現(xiàn)在空中漂浮粉煤灰的沉降第 1 章 緒論 4 和雨水對儲灰池中粉煤灰的 淋濾對水資源的污染，而且大量粉煤灰的存放又會占據(jù)大量的土地資源。 根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)粉煤灰中所含的很多有毒物質(zhì)會對環(huán)境造成污染，同時也給人體帶來極大的傷害，如：放射性物質(zhì)，致癌物質(zhì)，有機污染物等。 粉煤灰的產(chǎn)生及危害 渣和灰 是煤炭在鍋爐中燃燒所產(chǎn)生的兩種固態(tài)殘留物。由于沉淀劑能夠在酸性環(huán)境中沉淀 ,在堿性環(huán)境中溶解，而 Sc3+相反 [7]。 沉淀法 目前關(guān)于用沉淀法來提取鈧的研究還不成熟。 第 1 章 緒論 3 離子交換法 美國的通用電話公司曾經(jīng)在實驗室里研究過用離子交換法來提取鈧。除了以上兩種載體以外，還可以用異丙基磷酸單 (1己基 4乙基 )辛酯 (PT2,HL)作為載體來提取鈧。例如，李亞棟等人采用的是用 1苯基 3甲基 4苯甲?；吝蛲?5(PMBP)作為載體，用乳狀液膜萃取法來提取鈧，可以使鈧的萃取率達(dá)到 95%以上。 鈧的提取技術(shù) 目前主要有 3 種方法來浸出鈧 :萃取法、離子交換法和沉淀法。 我國的鈧資源非常豐富，鋁土礦、華南斑巖型。稀土礦石中。另外，雖然沉淀法工藝過程復(fù)雜繁瑣 ,生產(chǎn)產(chǎn)品純度不高 ,但通過配合其他方法使用，也能達(dá)到很好的提取效果。由于有機溶劑在提取 Sc 過程中 富集和分離效果明顯且快速、方便，現(xiàn)目第 1 章 緒論 2 前常采用有機溶劑對抗進(jìn)行萃取。不過迄今為止，由于技術(shù)和理論的不成熟，有效的對鈧元素進(jìn)行分離提取工作的單一、成熟的技術(shù)仍沒形成。鈧 的結(jié)晶化合物 醋酸丙酮鹽結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定 ,易溶于有機物苯中 ,可用于 Sc 與Re、 Th、 Be 等元素的分離 [13]。在所有化合物中，較易生成 Sc 的鹵化物 ,它們在鈧元素的分離和提取過程中占著重要角色。氧化鈧和鈧的鹵化物是 Sc 的主要無機化合物。源于此，鈧在世界上的產(chǎn)量非常低，由此導(dǎo)致價格十分昂貴 ,乃至超過了金銀的價格，這嚴(yán)重限制了鈧元素的使用。但自然界中沒有形成鈧元素較集中的礦床 ,已知的鈧釔石 ((ScY)2Si7)是含抗量最高的的礦物之一，含化合物Sc2O3 量達(dá) 35%42%；其他含鈧元素礦物分布不集中且含鈧元素量都比較少。 實驗結(jié)果表明，酸洗時間以 90s 為益，酸濃度為 9mol/l，有機相水相比為 3： 1， TBP 體積含量 為 10%時對粉煤灰酸浸液中 Sc 的提取效果最好 ，加入?yún)f(xié)同萃取劑后對鈧的萃取效果有抑制作用。 摘 要 本文研究了溶劑萃取法從粉煤灰精制液中提取鈧的工藝參數(shù)優(yōu)化，所得強酸性待液使用 偶氮胂（ Ⅲ ）分光光度法進(jìn)行鈧含量測定?？疾炝溯腿┓N類、酸洗時間、酸洗濃度、萃取相比、協(xié)同萃取等因素，對 粉煤灰精制液提鈧過程的影響。 關(guān)鍵詞 ：鈧 ； 萃取 ； TBP； P204； P507 Abstract This paper studies the solvent extraction from coal fly ash refined liquid extracting scandium process parameter optimization, the strongly acidic stay liquid using azo arsine (Ⅲ ) spectrophotometric method to determine content of scandium. Inspected the extracting agent type, pickling, acid concentration, extraction time and extraction, the effects of scandium process for the refined liquid of fly ash. The experimental results show that the acid pickling time in 90 s, for profit, acid concentration for 9 mol/l, anic phase water than 3:1, the TBP percentage is 10%, after joining synergistic extraction agent has inhibitory effect on the extraction effect of scandium. Key words: scandium； extraction； TBP； P204； P507 目 錄 第 1 章 緒論 ................................................................................... 1 鈧的簡介與資源 ................................................................. 1 鈧的提取技術(shù) ..................................................................... 2 粉煤灰的產(chǎn)生及危害 ......................................................... 3 本文研究意義與內(nèi)容 ........................................................ 5 第 2 章 實驗部分 ........................................................................... 7 實驗藥品與試劑 ................................................................. 7 實驗儀器 ........................................................................... 8 實驗的目的與方法 ........................................................... 9 第 3 章 實驗結(jié)果與討論 ............................................................. 11 單一 TBP 萃取劑對 Sc 的提取效果 .............................. 11 協(xié)同萃取體系對 Sc 的提取效果 .................................. 17 第 4 章 結(jié)論 ................................................................................. 25 參考文獻(xiàn) ....................................................................................... 26 致 謝 ....................................................................................... 27 英文文獻(xiàn) ..........................................................................................I 中文翻譯 ......................................................................................IX第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 鈧的簡介與資源 鈧的簡介 鈧是一種存在于自然界中多達(dá) 800 余種中的稀散元素，其最常見的存在形式是花崗偉晶巖類礦的副產(chǎn) 物。要從含鈧元素量很低、自身化學(xué)組分異常復(fù)雜而分布分散的含鈧礦石中分離和提取純鈧或者鈧的化合物 ,非常不易。 Sc 在周期表中位于第三副族族元素中 ,經(jīng)學(xué)者們證明， Sc 與 Al、 Zr、Th、 Re 有較高相似性的化學(xué)性質(zhì)，其提取的難度在一 定程度受到了這個原因的影響而增加。鈧元素的堿性氧化物以及碳酸根、硫酸根、硝酸根、草酸根、硫代硫酸根一類酸根的鹽類等化合物經(jīng)過高溫灼燒處理后都會有白色的 Sc2O3 固體生成。因此 ,對 ScCl3 和 ScF3 兩種化合物有很多的研究。 由于 Sc 元素分布十分分散、且與其他元素在性質(zhì)上具有一定程度的相似性，鈧元素伴生元素的分離成為鈧提取和分析離過程中的關(guān)鍵和重要步驟。目前工業(yè)上常采用 :分步沉淀過程，溶劑萃取過程和離子交換工藝來對鈧進(jìn)行有效地提取和研究 ,富集過程、分離過程和精提過程有效分離提取鈧元素的必經(jīng)的三個階段。而離子交換法具有對不同金屬離子選擇性更好，提取流程短 ,所得鈧產(chǎn)物的純度高的有點 ,但處理過程中要用到較多量的淋洗劑且產(chǎn)量少 ,生產(chǎn)成本高 ,僅適用于高純度的鈧化合物的生產(chǎn)和制取 ]54[? 。 鈧的資源 據(jù)統(tǒng)計鈧的世界儲量約為 200 萬噸，其中 9095%賦存于磷塊巖、鐵鈦 礦石及鋁土礦中，少部分在鎢、鈾、釷。鈧主要分布在中國、俄羅斯、美國、馬達(dá)加斯加、塔吉克斯坦、挪威等國家。石英脈型鎢礦床、磷塊巖礦床、華南稀土礦、內(nèi)蒙古鄂博稀土鐵礦床、四川攀枝花釩鈦磁鐵礦床等與鈧有關(guān)的礦產(chǎn)儲量巨大。 萃取法 上世紀(jì) 90 年代就有人開始研究用乳狀液膜萃取法來提取鈧，它的萃取機制是 Sc3+先于載體在膜外側(cè)反應(yīng)生成鈧的絡(luò)合物，接著呢是鈧的絡(luò)合物穿過外 膜進(jìn)入膜內(nèi)，發(fā)生逆向反應(yīng)，再次生成 Sc3+。南方冶金學(xué)院的徐廷華等人采用的用 TTA 為載體從混合液中提取鈧的方法，可以使鈧的提取效率達(dá)到了 %，效果很好。在比如，用磷酸三丁酯 (TBP)作萃取劑來提取鈧，在特定的條件下，鈧的萃取率可以達(dá)到 %[6]。第一步把含鈧原料溶解在 pH=~ 的酸中，接著用具有亞氨二醋酸效果的氫型樹脂來處理處理酸溶液，再調(diào)節(jié)處理過得漿料的 pH 值到~，脫水后用含量低的無機酸來漂洗漿料，然后用二甘油酸處理吸附在整合樹脂上的鈧，使加載鈧的二甘油酸再一次通過整合樹脂，接著再將整合樹脂通過具有磺酸效果的強陰離子交換樹脂床，用 NH4NO3 水溶液解吸所需要提取的鈧，用草酸將負(fù)載鈧的水溶液形成草酸鈧沉淀，最后煅燒草酸鈧就可以得到高 純氧化鈧。通常是以溶解在鹽酸中含鈧氯化煙塵的浸出液為原料，用沉淀法將鈧與鐵、錳進(jìn)行分離，接著用 ，使沉淀劑