4 этап

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 05.06.2014 № 14.578.21.0014 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе №4 в период с 01.01.2016 по 30.06.2016 выполнялись следующие работы:

  • Разработан лабораторный технологический регламент получения оксида скандия квалификации ОС-99,0 из чернового концентрата, полученного из красных шламов глиноземного производства;
  • Разработана методика определения извлекаемого скандия из красного шлама в карбонатно-бикарбонатные растворы.
При этом были получены следующие результаты:
Разработан лабораторный технологический регламент получения оксида скандия квалификации ОС-99,0 из чернового концентрата, полученного из красных шламов глиноземного производства. Разработана методика определения извлекаемого скандия из красного шлама в карбонатно-бикарбонатные растворы. Изготовлена экспериментальная лабораторная установка по очистке скандиевого концентрата с получением оксида скандия квалификации ОС-99,0. Получена экспериментальная партия чернового концентрата скандия, для проведения работ по очистке с получением оксида скандия квалификации ОС-99,0. Проведены опытные плавки по утилизации красного шлама с получением ликвидной продукции – железистого полупродукта.

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

3 этап

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 05.06.2014 № 14.578.21.0014 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе №3 в период с 01.07.2015 по 31.12.2015 выполнялись следующие работы:

  • Разработка Программы и методики экспериментальных исследований по получению оксида скандия квалификации ОС-99,0 из технического оксида скандия, полученного при переработке красных шламов.
  • Определялись оптимальные режимы процесса получения оксида скандия квалификации ОС-99,0 из технического оксида скандия, полученного при переработке красных шламов (экстракции скандия трибутилфосфатом из азотнокислых растворов, реэкстракции скандия водой и осаждения оксалата скандия).
  • Разработка технологической схемы получения оксида скандия марки ОС-99. Получен оксид скандия марки ОС-99.
  • Разработак методики экспериментальных исследований процесса гидролитического осаждения чернового концентрата скандия из карбонатных растворов от выщелачивания красного шлама.
  • Проведение экспериментальных исследований процесса гидролитического осаждения чернового концентрата скандия из карбонатных растворов от выщелачивания красного шлама.
При этом были получены следующие результаты:
Получены новые данные о физико-химических закономерностях гидролитического осаждения чернового концентрата скандия из карбонатных растворов от выщелачивания красного шлама и процесса получения оксида скандия квалификации ОС-99,0 из технического оксида скандия, полученного при переработке красных шламов (включающего экстракцию скандия трибутилфосфатом из азотнокислых растворов, реэкстракцию скандия водой и осаждение оксалата скандия).
Проведены экспериментальные исследования процесса гидролитического осаждения чернового концентрата скандия из карбонатных растворов от выщелачивания красного шлама. Предложена экстракция скандия из азотнокислых растворов (HNO3 > 8 М) 100 % раствором ТБФ, как наиболее эффективная. Определен механизм экстракции скандия из концентрированный азотной кислоты > 8 М HNO3 100 % ТБФ. Определены зависимости коэффициента активности скандия от концентрации азотной кислоты. Определены оптимальные режимы проведения процессов экстракции скандия трибутилфосфатом из азотнокислых растворов, реэкстракции скандия водой и осаждения оксалата скандия. Разработана технологическая схема получения оксида скандия марки ОС-99. Получен оксид скандия марки ОС-99.

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

2 этап

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 05.06.2014 № 14.578.21.0014 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе №2 в период с 01.01.2015 по 30.06.2015 выполнялись следующие работы:
  • Изучение условий образования сульфатных комплексов скандия при выщелачивании красных шламов;
  • Исследование и установление закономерностей экстракционного концентрирования скандия из сульфатных растворов ди-2-этил-гексилфосфорной кислотой;
  • Исследование влияния трибутилфосфата и высокоатомных спиртов на экстракцию скандия Д2ЭГФК из сульфатных растворов;
  • Исследование влияния триоктиламина на экстракцию скандия Д2ЭГФК из сульфатных растворов;
  • Исследование влияния примесей железа на экстракцию скандия Д2ЭГФК из сульфатных растворов;
  • Исследование реэкстракции скандия карбонатными и фторидными растворами;
  • Разработка методик анализа растворов и твердых продуктов;
  • Разработка аппаратурно-технологической схемы производства скандиевых продуктов из красного шлама;
  • Разработка проектной документации для установки получения чернового концентрата скандия (Работа выполнена индустриальным партнером).
При этом были получены следующие результаты:

Для определения содержания Sc в технологических растворах использован спектральный атомно-эмиссионный метод с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП). В исходных растворах от карбонатного вщелачивания красного шлама средняя концентрация скандия 7,4 мг/л, в растворах сернокислотного выщелачивания – 13 мг/л.
Определение фазового и химического состава твердых образцов проводилось на установке ARL 9900 WS, совмещающей в себе рентгенофлуоресцентный и дифракционный модули. В ходе проведения дифракционного (фазового) анализа красных шламов установлено наличие таких минералов, как канкринит, шамозит, гематит, титанат кальция, кристобалит, кальцит, анатаз, биотит, оксиды (кварц, гетит). Содержание скандия в полученном техническом оксиде около 95%.
Рассмотрена термодинамика образования сульфатных образования сульфатных комплексов скандия при выщелачивании красного шлама. Показано, что большинство реакций серной кислоты с минералами, входящими в красный шлам термодинамически вероятны.
Проведены детальные исследования по экстракционному концентрированию скандия из сернокислых растворов.
Независимо от того каким способом получен раствор, содержащий скандий – сернокислотным или карбонатным выщелачиванием красного шлама, извлечение его осуществляют одинаковыми методами: осаждением малорастворимых соединений, экстракцией или сорбцией. При указанных концентрациях скандия в растворах чаще всего используют экстракцию.
Хотя степень сернокислотного выщелачивания в раствор составляет, %: Sc 95-96, Y 25-30, Fe 70-75, Zr 95, Si 1-2, Na 75-80, расход её очень велик, и кислотная технология принципиально не совместима с щелочной технологией переработки бокситов. Поэтому дальнейшие работы будут посвящены оптимизации и интенсификации карбонат-бикорбонатного выщелачивания красного шлама.
Для изучения возможности экстракционного извлечения скандия раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) в керосине использовали реальный раствор, содержащий (после упаривания) Sc –26 мг/л, Fe – 15 г/л,Zr– 800 мг/л,Ti – 450 мг/л , Y– 15,5 мг/л, Al – 9 г/л.
Построена изотерма экстракции, определена зависимость концентрации скандия в органической фазе (СSc) от концентрации Д2ЭГФК. С ростом концент¬рации Д2ЭГФК СSc увеличивается до 280-290 мг/л.
Железо имеет коэффициент распределения на три порядка ниже, чем Sc, однако присутствие железа в экстракте составляет от 300 до 1300 мг/л из-за высокой его концентрации (30 г/л) в исходном растворе.
Изучено влияниеТБФ (трибутилфосфата), ТОА (триоктиламина) и высокоатомных спиртов на экстракцию скандия из сернокислых растворов Д2ЭГФК.
Для извлечения скандия из алкилфосфорных кислот использована способность некоторых неорганических лигандов к образованию более устойчивых комплексов со скандием, чем комплекс скандия с Д2ЭГФК.
Наиболее целесообразно применять растворы, содержащие карбонаты или фториды щелочных металлов или аммония.
Осаждением скандия из фтораммонийного раствора опоследоукрепления его фторидом аммония до 40 %или фторидами щелочных металлов обеспечивает полнотя осаждения 90%. В осадке содержится до 10-12%Sc. В результате удаления избыточного количества NH4F и разрушения двойной соли фтороскандиата аммония при t=450°С образуется концентрат с содержанием до 80%ScF3. Он сам по себе уже пригоден для производства алюминий-скандиевой 2%-ной лигатуры и является первичным продуктом для получения технического оксида и оксида марки ОС-99.
Обработка фторида скандия с содержанием (60 – 80 % ScF3) 25 – 30% раствором едкого натра в течение 3–х часов при температуре 80°С и соотноше¬нии Т:Ж=1:30 приводит к образованию гидроксида скандия , который после прокалки превращается в технический оксид.
Второе полугодие по плану работ будет направлено на получение оксида скандия квалификации ОС-99.0 

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.