本发明属于高纯度金属钪的制备方法技术领域，涉及一种用氧化钪富集物生产高纯氧化钪的方法。
背景技术：
钪被誉为新世纪战略元素，泛用于国防、航天、核技术、激光、电子、冶金、化工、玻璃、计算机电源、超导及医学等领域，而地球上的钪资源有限。
如今用于提纯钪的化合物，已经有了相当成熟的工艺流程。因为钪比起钇和镧系元素来，氢氧化物的碱性是最弱的，所以包含了钪的稀土元素混生矿，经过处理转入溶液后用氨处理时，氢氧化钪将首先析出，故应用"分级沉淀"法可比较容易地把它从稀土元素中分离出来。另一种方法是利用硝酸盐的“分级分解”进行分离，由于硝酸钪最容易分解，可以达到分离出钪的目的。另外，在铀、钍、钨、锡等矿藏中综合回收伴生的钪也是钪的重要来源之一。现有的高纯度的金属钪的制备方法中采用的原料本身就需要高纯度的原料，从而使得制备得到的金属钪为高纯度，从而造成原料成本高，而且"分级沉淀"法包含的步骤较多、较复杂，过程中的损耗也较为严重，因此需要开发一种高效节约的用氧化钪富集物生产高纯氧化钪的方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用氧化钪富集物生产高纯氧化钪的方法，解决背景技术中提及的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用氧化钪富集物生产高纯氧化钪的方法，包括以下步骤：
步骤a1，向氧化钪富集物中加入质量分数75-80％的硫酸，搅拌溶解后，向其中加入去离子水和改性絮凝剂，静置1-2h，过滤，向滤液中加入氢氧化钠调节ph至1.5-3，再加入苦杏仁酸，煮沸，抽滤，得到清液a；
步骤a2，向清液a中加入硫酸盐，搅拌均匀后，静置，过滤，得到沉淀a，向沉淀a中加入2-3mol/l的naoh溶液，混合35-45min，过滤，得到沉淀b；
步骤a3，向沉淀b中加入6mol/l的盐酸溶液，搅拌溶解，并调ph至1.5-2.5，加热至60-90℃，加入草酸，反应30-60min，过滤，滤饼烘干后置于800-900℃电热炉中煅烧3.5-4h，得到高纯氧化钪。
进一步，步骤a1所述氧化钪富集物、硫酸、去离子水的用量比为10-12g：5-8ml：10-15ml，改性絮凝剂的用量为氧化钪富集物质量的10-15％，苦杏仁酸的用量为氧化钪富集物质量的5-10％。
进一步，步骤a2中硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝中的一种或多种按任意比例混合。
进一步，步骤a2中硫酸盐的用量为清液a质量的15-20％，naoh溶液的用量为沉淀a质量的10.5-13.5倍。
进一步，步骤a3所述草酸的用量为沉淀b质量的70-80％。
其中改性絮凝剂由如下步骤制得：
步骤s1，向三口烧瓶中加入丙烯酰胺、环氧氯丙烷，升温至60℃反应5-6h，得到中间体1；
反应过程如下：
步骤s2，向三口烧瓶中加入质量分数98％的浓硫酸，冰浴条件下，加入4-(4-甲基苯基)苯酚，升温至60℃反应1h，升温至80℃反应3h，再升温至90℃反应3h，冷却至室温，依次加入乙腈、二氯甲烷，过滤，弃去滤液，得到中间体2；
反应过程如下：
步骤s3，向三口烧瓶中加入中间体2、氢氧化钠、去离子水，升温至70℃搅拌均匀，向其中加入高锰酸钾，升温至90℃反应9h，冷却至室温，加入12mol/l的盐酸溶液，反应30-50min，抽滤，滤饼置于60-70℃条件下干燥至恒重，得到中间体3；
反应过程如下：
步骤s4，向三口烧瓶中加入中间体3、氢氧化钠的异丙醇溶液，升温至40-45℃反应3-4h，减压蒸馏，得到中间体4；
反应过程如下：
步骤s5，向三口烧瓶中加入中间体4、无水乙醇、氢氧化钠，搅拌溶解后，加入中间体1，升温至80-90℃，反应13-15h，冷却至室温，抽滤，滤饼用去离子水洗涤2-3次，再经无水乙醇重结晶，得到中间体5；
反应过程如下：
步骤s6，向三口烧瓶中加入丙烯酰胺、中间体5、去离子水，搅拌溶解后，加入质量分数30％的氨水调ph至7.8-8，加入偶氮二异丁腈、span-20、edta在8-10℃下聚合反应6-7h，得到改性絮凝剂。
反应过程如下：
进一步，步骤s1所述丙烯酰胺、环氧氯丙烷的摩尔比为1：1。
进一步，步骤s2所述浓硫酸、4-(4-甲基苯基)苯酚的用量比为30.3-31.2ml：9.7-9.9g。
进一步，步骤s3所述中间体2、氢氧化钠、去离子水、高锰酸钾、盐酸溶液的用量比为7.2-7.4g：0.7-0.9g：73.3-75.4ml：12.2-12.5g：34.5-35.6ml。
进一步，步骤s4所述中间体3、氢氧化钠的异丙醇溶液的用量比为5.7-5.9g：47.6-48.2ml，氢氧化钠的异丙醇溶液中氢氧化钠、异丙醇的用量比为0.5-0.8g：45ml。
进一步，步骤s5所述中间体4、无水乙醇、氢氧化钠、中间体1的用量比为0.15-0.17mol：80-85ml：0.11-0.12mol：0.15-0.17mol。
进一步，步骤s6所述丙烯酰胺、中间体5、去离子水、偶氮二异丁腈、span-20、edta的用量比为2.3-2.5g：2.1-2.4g：10-12ml：0.07-0.09g：0.12-0.14g：0.21-0.24g。
本发明的有益效果：
第一，本发明提供了一种用氧化钪富集物生产高纯氧化钪的方法，步骤包括硫酸溶解氧化钪富集物、氢氧化钠调ph值水解除杂、添加苦杏仁酸、硫酸盐的复盐沉淀、氢氧化钾反萃、盐酸溶解和草酸沉淀，最后焙烧得到高纯氧化钪，而传统的工艺流程包括盐酸溶解氧化钪富集物、氢氧化钠调ph值水解除杂、氨沉得到氢氧化钪、盐酸溶解氢氧化钪、n235除铁、p350萃取、反萃、草酸沉淀、最后焙烧得到高纯氧化钪，相较于传统的氧化钪提纯方法，本发明的步骤更省，产量规模更容易扩大、效率更高。
第二，本发明采用纯化学方法，避免采用含氧有机物(p350)和含氮有机物(n235)，从而减少环保处理成本，更加环保，p350和n235均为昂贵的萃取剂，传统的生产方法成本偏高，特别是p350的价格已经达到35万元/吨。而本方法采用的化学试剂均为常见的化学试剂，价格便宜。
第三，本发明的核心是硫酸盐的复盐沉淀，由于钪离子和硫酸盐会产生硫酸盐的复盐沉淀，而一价离子、钙、锰、亚铁等二价离子均不会产生沉淀，同时大部分三价离子如ti3+、fe3+、四价离子、阴离子等也不会与硫酸盐产生复盐沉淀，从而有效的实现钪与其他杂质的分离。
第四，本发明的另一个核心技术是硫酸溶解和氢氧化钠调ph值水解除杂质，相较于传统的用盐酸溶解水解除杂质，本发明中含有大量的硫酸钠，而硫酸钠与稀土离子杂质形成复盐沉淀，而钪离子与硫酸钠较难形成硫酸钪钠沉淀，从而达到有效去除稀土杂质的目的，并且由于加入了苦杏仁酸，还能够去除绝大部分锆离子。
第五，本发明相较于传统的方法，成本更低，仅传统方法二分之一的提纯成本。
第六，添加改性絮凝剂对氧化钪富集物的酸溶液进行初步处理，相较于无机絮凝剂，该改性絮凝剂属于有机高分子絮凝剂，实际上是没有引入无机杂质，其中的有效官能团可以强烈吸附细微颗粒，在微粒与微粒之间形成架桥作用，有效地对溶液中的细微颗粒进行凝聚，从而达到絮凝的目的，重要的是引入亲水基团磺酸基，可自由形成链状、环状等结构，增大吸附表面积，实现更加优异的絮凝目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
改性絮凝剂由如下步骤制得：
步骤s1，向三口烧瓶中加入丙烯酰胺、环氧氯丙烷，升温至60℃反应5h，得到中间体1，其中丙烯酰胺、环氧氯丙烷的摩尔比为1：1；
步骤s2，向三口烧瓶中加入30.3ml质量分数98％的浓硫酸，冰浴条件下，加入9.7g4-(4-甲基苯基)苯酚，升温至60℃反应1h，升温至80℃反应3h，再升温至90℃反应3h，冷却至室温，依次加入乙腈、二氯甲烷，过滤，弃去滤液，得到中间体2；
步骤s3，向三口烧瓶中加入7.2g中间体2、0.7g氢氧化钠、73.3ml去离子水，升温至70℃搅拌均匀，向其中加入12.2g高锰酸钾，升温至90℃反应9h，冷却至室温，加入34.5ml12mol/l的盐酸溶液，反应30min，抽滤，滤饼置于60℃条件下干燥至恒重，得到中间体3；
步骤s4，向三口烧瓶中加入5.7g中间体3、47.6ml氢氧化钠的异丙醇溶液，升温至40℃反应3h，减压蒸馏，得到中间体4，其中氢氧化钠的异丙醇溶液中氢氧化钠、异丙醇的用量比为0.5g：45ml；
步骤s5，向三口烧瓶中加入0.15mol中间体4、80ml无水乙醇、0.11mol氢氧化钠，搅拌溶解后，加入0.15mol中间体1，升温至80℃，反应13h，冷却至室温，抽滤，滤饼用去离子水洗涤2次，再经无水乙醇重结晶，得到中间体5；
步骤s6，向三口烧瓶中加入2.3g丙烯酰胺、2.1g中间体5、10ml去离子水，搅拌溶解后，加入质量分数30％的氨水调ph至7.8，加入0.07g偶氮二异丁腈、0.12gspan-20、0.21gedta在8℃下聚合反应6h，得到改性絮凝剂。
实施例2
改性絮凝剂由如下步骤制得：
步骤s1，向三口烧瓶中加入丙烯酰胺、环氧氯丙烷，升温至60℃反应5h，得到中间体1，其中丙烯酰胺、环氧氯丙烷的摩尔比为1：1；
步骤s2，向三口烧瓶中加入30.8ml质量分数98％的浓硫酸，冰浴条件下，加入9.8g4-(4-甲基苯基)苯酚，升温至60℃反应1h，升温至80℃反应3h，再升温至90℃反应3h，冷却至室温，依次加入乙腈、二氯甲烷，过滤，弃去滤液，得到中间体2；
步骤s3，向三口烧瓶中加入7.3g中间体2、0.8g氢氧化钠、74.1ml去离子水，升温至70℃搅拌均匀，向其中加入12.4g高锰酸钾，升温至90℃反应9h，冷却至室温，加入34.9ml12mol/l的盐酸溶液，反应40min，抽滤，滤饼置于65℃条件下干燥至恒重，得到中间体3；
步骤s4，向三口烧瓶中加入5.8g中间体3、47.9ml氢氧化钠的异丙醇溶液，升温至43℃反应3h，减压蒸馏，得到中间体4，其中氢氧化钠的异丙醇溶液中氢氧化钠、异丙醇的用量比为0.65g：45ml；
步骤s5，向三口烧瓶中加入0.16mol中间体4、83ml无水乙醇、0.11mol氢氧化钠，搅拌溶解后，加入0.16mol中间体1，升温至85℃，反应14h，冷却至室温，抽滤，滤饼用去离子水洗涤2次，再经无水乙醇重结晶，得到中间体5；
步骤s6，向三口烧瓶中加入2.4g丙烯酰胺、2.2g中间体5、11ml去离子水，搅拌溶解后，加入质量分数30％的氨水调ph至7.9，加入0.08g偶氮二异丁腈、0.13gspan-20、0.22gedta在9℃下聚合反应6h，得到改性絮凝剂。
实施例3
改性絮凝剂由如下步骤制得：
步骤s1，向三口烧瓶中加入丙烯酰胺、环氧氯丙烷，升温至60℃反应6h，得到中间体1，其中丙烯酰胺、环氧氯丙烷的摩尔比为1：1；
步骤s2，向三口烧瓶中加入31.2ml质量分数98％的浓硫酸，冰浴条件下，加入9.9g4-(4-甲基苯基)苯酚，升温至60℃反应1h，升温至80℃反应3h，再升温至90℃反应3h，冷却至室温，依次加入乙腈、二氯甲烷，过滤，弃去滤液，得到中间体2；
步骤s3，向三口烧瓶中加入7.4g中间体2、0.9g氢氧化钠、75.4ml去离子水，升温至70℃搅拌均匀，向其中加入12.5g高锰酸钾，升温至90℃反应9h，冷却至室温，加入35.6ml12mol/l的盐酸溶液，反应50min，抽滤，滤饼置于70℃条件下干燥至恒重，得到中间体3；
步骤s4，向三口烧瓶中加入5.9g中间体3、48.2ml氢氧化钠的异丙醇溶液，升温至45℃反应4h，减压蒸馏，得到中间体4，其中氢氧化钠的异丙醇溶液中氢氧化钠、异丙醇的用量比为0.8g：45ml；
步骤s5，向三口烧瓶中加入0.17mol中间体4、85ml无水乙醇、0.12mol氢氧化钠，搅拌溶解后，加入0.17mol中间体1，升温至90℃，反应15h，冷却至室温，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，再经无水乙醇重结晶，得到中间体5；
步骤s6，向三口烧瓶中加入2.5g丙烯酰胺、2.4g中间体5、12ml去离子水，搅拌溶解后，加入质量分数30％的氨水调ph至8，加入0.09g偶氮二异丁腈、0.14gspan-20、0.24gedta在10℃下聚合反应7h，得到改性絮凝剂。
实施例4
一种用氧化钪富集物生产高纯氧化钪的方法，包括以下步骤：
步骤a1，向10g氧化钪富集物中加入5ml质量分数75％的硫酸，搅拌溶解后，向其中加入10ml去离子水和实施例1制备的改性絮凝剂，静置1h，过滤，向滤液中加入氢氧化钠调节ph至1.5，再加入苦杏仁酸，煮沸，抽滤，得到清液a，其中改性絮凝剂的用量为氧化钪富集物质量的10％，苦杏仁酸的用量为氧化钪富集物质量的5％；
步骤a2，向清液a中加入硫酸盐，搅拌均匀后，静置，过滤，得到沉淀a，向沉淀a中加入2mol/l的naoh溶液，混合35min，过滤，得到沉淀b，其中硫酸盐的用量为清液a质量的15％，naoh溶液的用量为沉淀a质量的10.5倍，硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾以质量比1：1混合制得；
步骤a3，向沉淀b中加入6mol/l的盐酸溶液，搅拌溶解，并调ph至1.5，加热至60℃，加入草酸，反应30min，过滤，滤饼烘干后置于800℃电热炉中煅烧3.5h，得到高纯氧化钪，草酸的用量为沉淀b质量的70％。
实施例5
一种用氧化钪富集物生产高纯氧化钪的方法，包括以下步骤：
步骤a1，向11g氧化钪富集物中加入6ml质量分数78％的硫酸，搅拌溶解后，向其中加入12ml去离子水和实施例2制备的改性絮凝剂，静置1h，过滤，向滤液中加入氢氧化钠调节ph至2，再加入苦杏仁酸，煮沸，得到清液a，其中改性絮凝剂的用量为氧化钪富集物质量的13％，苦杏仁酸的用量为氧化钪富集物质量的6％；
步骤a2，向清液a中加入硫酸盐，搅拌均匀后，静置，过滤，得到沉淀a，向沉淀a中加入2mol/l的naoh溶液，混合40min，过滤，得到沉淀b，其中硫酸盐的用量为清液a质量的17％，naoh溶液的用量为沉淀a质量的12.6倍，硫酸盐为硫酸钠、硫酸铝以质量比2：1混合制得；
步骤a3，向沉淀b中加入6mol/l的盐酸溶液，搅拌溶解，并调ph至2，加热至75℃，加入草酸，反应40min，过滤，滤饼烘干后置于850℃电热炉中煅烧3.5h，得到高纯氧化钪，草酸的用量为沉淀b质量的75％。
实施例6
一种用氧化钪富集物生产高纯氧化钪的方法，包括以下步骤：
步骤a1，向12g氧化钪富集物中加入8ml质量分数80％的硫酸，搅拌溶解后，向其中加入15ml去离子水和实施例3制备的改性絮凝剂，静置2h，过滤，向滤液中加入氢氧化钠调节ph至3，再加入苦杏仁酸，煮沸，抽滤，得到清液a，其中改性絮凝剂的用量为氧化钪富集物质量的15％，苦杏仁酸的用量为氧化钪富集物质量的10％；
步骤a2，向清液a中加入硫酸盐，搅拌均匀后，静置，过滤，得到沉淀a，向沉淀a中加入3mol/l的naoh溶液，混合45min，过滤，得到沉淀b，其中硫酸盐的用量为清液a质量的20％，naoh溶液的用量为沉淀a质量的13.5倍，硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾以质量比3：1混合制得；
步骤a3，向沉淀b中加入6mol/l的盐酸溶液，搅拌溶解，并调ph至2.5，加热至90℃，加入草酸，反应60min，过滤，滤饼烘干后置于900℃电热炉中煅烧4h，得到高纯氧化钪，草酸的用量为沉淀b质量的80％。
对比例1
中国专利cn104120267a公开的高温酸浸从钛白废酸和拜尔法赤泥中提取高纯氧化钪的方法中所涉及的实施例1。
对比例2
对比例2的生产高纯氧化钪的方法参照实施例4，不同点在于不添加改性絮凝剂。
对比例3
对比例3的生产高纯氧化钪的方法参照实施例4，不同点在于将改性絮凝剂替换成聚丙烯酰胺絮凝剂。
对实施例4-6和对比例1-3做氧化钪纯度以及改性絮凝剂对氧化钪富集物的酸溶液的絮凝效果做评价，首先分别向氧化钪富集物的酸溶液中加入等量的絮凝剂样品，在300r/min的转速搅拌30s后，静止10min，观察形成的絮体大小，取距液面3cm处的上层清液测透光率，透光率采用722型分光光度计测定，用1.0cm比色皿，以去离子水为参比，在测定波长为660nm处测透光率，测试结果见表1：
表1
由表1可知，相较于对比例1-3，实施例4-6制备的氧化钪有较优的纯度，并且改性絮凝剂的絮凝性能好，发挥“吸附架桥”作用，使絮团迅速增大而有利于絮凝沉降，对提升氧化钪的纯度有积极影响。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。